Question

Redis过期键删除策略和内存淘汰策略

Answer 1

    惰性删除+定期删除

    键过期后并不会立即删除，而是等到使用它时，先判断该键是否已经过期，如果过期则删除

    对内存不友好，对CPU友好

    redis每隔一段时间随机检测一部分数据（并不是全部）是否过期，如果已过期则删除

    redis.conf中的hz参数用来配置每秒执行几次定期删除，默认值是10，即100ms/次

    redis.conf中的maxmemory-samples参数用来指定每次检测几条数据，默认5

    对CPU不友好，对内存友好

    redis.conf中的maxmemory参数配置了redis的最大内存，maxmemory-policy配置了内存淘汰策略，当redis内存达到最大后，会根据内存淘汰策略淘汰部分数据。

    redis提供了8种内存淘汰策略：

        no-eviction：当内存达到最大后，新数据不能写入，会报错

        allkeys-lru：当内存达到最大后，淘汰最近最少使用的数据（最常用的策略）

        allkeys-random：当内存达到最大后，随机淘汰

        allkeys-lfu：当内存达到最大后，淘汰最少使用的数据

        volatitle-lru：当内存达到最大后，从设置了过期键的数据中，淘汰最近最少使用的数据

        volatitle-random：当内存达到最大后，从设置了过期键的数据中，随机淘汰

        volatitle-lfu：当内存达到最大后，从设置了过期键的数据中，淘汰最少使用的数据

        volatitle-ttl：当内存达到最大后，淘汰最早过期的数据

    标准的LRU算法需要维护一个链表，当某个数据被使用时就把它放到链表头部，这样就保证了链表是按照使用时间排序的，当需要淘汰数据时，就从链表尾部删除部分数据。

    标准LRU算法要进行大量的计算，redis采取了近似LRU算法的操作。

    redis给每个键维护了一个24bit的属性字段，用来记录最后一次使用的时间戳。redis根据maxmemory-samples随机抽取一部分数据，将最旧的数据淘汰，指到内存降下来。后来redis又引入了淘汰池，淘汰池内的数据量等于maxmemory-samples，每次淘汰时将随机抽取的数据和淘汰池中的数据合并，淘汰最旧的数据，然后将剩余最旧的数据维护到淘汰池中，等待下次循环。

    为什么需要LFU算法？

    现在假设这种场景：redis中有两个键A和B，其使用频率如上面所示，当到达$时，因为A的使用时间比B晚，按照LRU算法会淘汰B，但是从使用频率上看，B明显比A使用的更频发，应该淘汰A。

    为了解决上面的问题，Redis引入了LFU算法，淘汰最少使用的数据。原理如下：

    LFU给每个数据维护了一个计数器，每次使用都会使计数器增加，淘汰使用次数最少的键。但是这样又有新的问题：

    ①新的key如果计数器为0，可能就会一直被淘汰

            redis解决方案：redis给每个新的键的计数器一个初始值

    ②某个键可能前一段时间被频繁使用，但是一段时间后使用频率就会下降。

            redis解决方案：如果某个键一段时间不使用，计数器会减小