[TOC] ## 緩存的常見過期策略有哪些？ ### 常見的刪除策略有3種 #### 1. 定時刪除 在設置鍵的過期時間的同時，創建一個定時器，讓定時器在鍵的過期時間來臨時，立即執行對鍵的刪除操作。 定時刪除策略通過使用定時器，定時刪除策略可以保證過期鍵盡可能快地被刪除，并釋放過期鍵占用的內存。 因此，定時刪除策略的優缺點如下所示： 1. 優點：對內存非常友好 2. 缺點：對CPU時間非常不友好 舉個例子，如果有大量的命令請求等待服務器處理，并且服務器當前不缺少內存，如果服務器將大量的CPU時間用來刪除過期鍵，那么服務器的響應時間和吞吐量就會受到影響。 也就是說，如果服務器創建大量的定時器，服務器處理命令請求的性能就會降低， 因此Redis目前并沒有使用定時刪除策略。 #### 2. 惰性刪除 放任過期鍵不管，每次從鍵空間中獲取鍵時，檢查該鍵是否過期，如果過期，就刪除該鍵，如果沒有過期，就返回該鍵。 惰性刪除策略只會在獲取鍵時才對鍵進行過期檢查，不會在刪除其它無關的過期鍵花費過多的CPU時間。 因此，惰性刪除策略的優缺點如下所示： 1. 優點：對CPU時間非常友好 2. 缺點：對內存非常不友好 舉個例子，如果數據庫有很多的過期鍵，而這些過期鍵又恰好一直沒有被訪問到，那這些過期鍵就會一直占用著寶貴的內存資源，造成資源浪費。 #### 3. 定期刪除 每隔一段時間，程序對數據庫進行一次檢查，刪除里面的過期鍵，至于要刪除哪些數據庫的哪些過期鍵，則由算法決定。 定期刪除策略是定時刪除策略和惰性刪除策略的一種整合折中方案。 定期刪除策略每隔一段時間執行一次刪除過期鍵操作，并通過限制刪除操作執行的時長和頻率來減少刪除操作對CPU時間的影響，同時，通過定期刪除過期鍵，也有效地減少了因為過期鍵而帶來的內存浪費。 其中定時刪除和定期刪除為主動刪除策略，惰性刪除為被動刪除策略。 ## redis中使用的過期刪除策略是什么？ 兩種策略，定期刪除和惰性刪除。 定期刪除是定時掃描過期時間的 key的字典刪除到期的 key。惰性刪除是在客戶端訪問這個key的時候，redis對key的過期時間進行檢查，如果過期了就立即刪除，不會給你返回任何東西。 定期刪除是集中處理，惰性刪除是零散處理。 ### **定期刪除** redis 會將每個設置了過期時間的 key 放入到一個獨立的字典中，以后會定期遍歷這個字典來刪除到期的 key。 Redis 默認會每秒進行十次過期掃描（100ms一次），過期掃描不會遍歷過期字典中所有的 key，而是采用了一種簡單的貪心策略。 1.從過期字典中隨機 20 個 key； 2.刪除這 20 個 key 中已經過期的 key； 3.如果過期的 key 比率超過 1/4，那就重復步驟 1； redis默認是每隔 100ms就隨機抽取一些設置了過期時間的key，檢查其是否過期，如果過期就刪除。注意這里是隨機抽取的。為什么要隨機呢？你想一想假如 redis 存了幾十萬個 key ，每隔100ms就遍歷所有的設置過期時間的 key 的話，就會給 CPU 帶來很大的負載。 ### **惰性刪除** 所謂惰性策略就是在客戶端訪問這個key的時候，redis對key的過期時間進行檢查，如果過期了就立即刪除，不會給你返回任何東西。 定期刪除可能會導致很多過期key到了時間并沒有被刪除掉。所以就有了惰性刪除。假如你的過期 key，靠定期刪除沒有被刪除掉，還停留在內存里，除非你的系統去查一下那個 key，才會被redis給刪除掉。這就是所謂的惰性刪除，即當你主動去查過期的key時,如果發現key過期了,就立即進行刪除,不返回任何東西. ## redis支持的內存淘汰策略有哪些？ 1. **no-eviction**：禁止驅逐數據，也就是說當內存不足以容納新寫入數據時，新寫入操作會報錯。 2. **volatile-ttl**：從已設置過期時間的數據集（server.db\[i\].expires）中挑選將要過期的數據淘汰； 3. **volatile-random**：從已設置過期時間的數據集（server.db\[i\].expires）中任意選擇數據淘汰； 4. **allkeys-lru**：當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最近最少使用的 key； 5. **allkeys-random**：從數據集（server.db\[i\].dict）中任意選擇數據淘汰； 6. **volatile-lru**：從已設置過期時間的數據集（server.db\[i\].expires）中挑選最近最少使用的數據淘汰； 4.0 版本后增加以下兩種： 7. **volatile-lfu**：從已設置過期時間的數據集(server.db\[i\].expires)中挑選最不經常使用的數據淘汰； 8. **allkeys-lfu**：當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最不經常使用的 key。 > 注意：系統默認**no-eviction**。 > 當使用volatile-lru、volatile-random、volatile-ttl這三種策略時，如果沒有key可以被淘汰，則和noeviction一樣返回錯誤。 ## 關于使用這6種策略，開發者還需要根據自身系統特征，正確選擇或修改。 * 在Redis中，數據有一部分訪問頻率較高，其余部分訪問頻率較低，或者無法預測數據的使用頻率時，設置allkeys-lru是比較合適的。 * 如果所有數據訪問概率大致相等時，可以選擇allkeys-random。 * 如果研發者需要通過設置不同的ttl來判斷數據過期的先后順序，此時可以選擇volatile-ttl策略。 * 如果希望一些數據能長期被保存，而一些數據可以被淘汰掉時，選擇volatile-lru或volatile-random都是比較不錯的。 * 由于設置expire會消耗額外的內存，如果計劃避免Redis內存在此項上的浪費，可以選用allkeys-lru 策略，這樣就可以不再設置過期時間，高效利用內存了。 ## LRU和LFU的區別 LRU是最近最少使用頁面置換算法(Least Recently Used),也就是首先淘汰最長時間未被使用的頁面! LFU是最近最不常用頁面置換算法(Least Frequently Used),也就是淘汰一定時期內被訪問次數最少的頁! 比如,第二種方法的時期T為10分鐘,如果每分鐘進行一次調頁,主存塊為3,若所需頁面走向為2 1 2 1 2 3 4 注意,當調頁面4時會發生缺頁中斷 若按LRU算法,應換頁面1(1頁面最久未被使用) 但按LFU算法應換頁面3(十分鐘內,頁面3只使用了一次) 可見LRU關鍵是看頁面最后一次被使用到發生調度的時間長短, 而LFU關鍵是看一定時間段內頁面被使用的頻率! ## 什么是LRU（高頻問題）？ **介紹** LRU(Least Recently Used)，即最近最少使用，是一種緩存置換算法。 **背景** 在使用內存作為緩存的時候，緩存的大小一般是固定的。當緩存被占滿，這個時候繼續往緩存里面添加數據，就需要淘汰一部分老的數據，釋放內存空間用來存儲新的數據。這個時候就可以使用LRU算法了。 **核心思想** 如果一個數據在最近一段時間沒有被用到，那么將來被使用到的可能性也很小，所以就可以被淘汰掉。 **標準LRU實現方式**  ## redis是如何判斷數據是否過期的呢？ Redis 通過一個叫做過期字典（可以看作是 hash 表）來保存數據過期的時間。過期字典的鍵指向 Redis 數據庫中的某個 key(鍵)，過期字典的值是一個 long long 類型的整數，這個整數保存了 key 所指向的數據庫鍵的過期時間（毫秒精度的 UNIX 時間戳）。 ## redis的內存淘汰策略是什么？ > 首先，需要知道，內存淘汰策略和過期鍵刪除，是兩碼事兒。 因為不管是定期采樣刪除還是惰性刪除都不是一種完全精準的刪除，就還是會存在key沒有被刪除掉的場景，可以理解為：**內存淘汰策略是過期鍵刪除策略的補充**。 ## 怎么解釋過期鍵刪除策略和內存淘汰機制之間的關系？ * 過期鍵刪除策略強調的是對過期健的操作，如果有鍵過期了，而內存還足夠，不會使用內存淘汰機制，這時也會使用過期鍵刪除策略刪除過期鍵。 * 內存淘汰機制強調的是對內存的操作，如果內存不夠了，即使有的鍵沒有過期，也要刪除一部分，同時也針對沒有設置過期時間的鍵。