Redis刪除策略的三種方法及逐出算法實例分析

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一、前言

在文章開始之前，我先問大家一個問題：當(dāng)我們使用指令：expire key second給一個key設(shè)置過期時間，過期時間一到，這個key對應(yīng)的過期數(shù)據(jù)真的被服務(wù)器立即刪除了嗎？答案是并不會立即刪除。知道了這個答案，就來看看Redis中如何處理過期的數(shù)據(jù)。

二、Redis中的數(shù)據(jù)特征

Redis是一種內(nèi)存級數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可以通過TTL指令獲取其狀態(tài)，有三種狀態(tài)： 

三、時效性數(shù)據(jù)儲存結(jié)構(gòu)

當(dāng)我們用指令設(shè)置過期數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)對應(yīng)的地址會放在expires空間中，存儲方式是哈希，存儲的value是過期時間。

四、數(shù)據(jù)刪除策略

數(shù)據(jù)刪除策略目標(biāo)：在內(nèi)存占用與CPU占用之間尋找一種平衡，顧此失彼都會造成整體redis性能的下降，甚至引發(fā)服務(wù)器宕機(jī)或內(nèi)存泄露

1、定時刪除

• 創(chuàng)建一個定時器，當(dāng)key設(shè)置有過期時間，且過期時間到達(dá)時，由定時器任務(wù)立即執(zhí)行對鍵的刪除操作

• 優(yōu)點：節(jié)約內(nèi)存，到時就刪除，快速釋放掉不必要的內(nèi)存占用

• 缺點：CPU壓力很大，無論CPU此時負(fù)載量多高，均占用CPU，會影響redis服務(wù)器響應(yīng)時間和指令吞吐量

2、惰性刪除

• 數(shù)據(jù)到達(dá)過期時間，不做處理。等下次訪問該數(shù)據(jù)時，會調(diào)用expireIfNeeded()函數(shù)來判斷該數(shù)據(jù)是否過期： 如果未過期，返回數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)已過期，刪除，返回不存在

• 優(yōu)點：節(jié)約CPU性能，發(fā)現(xiàn)必須刪除的時候才刪除

• 缺點：內(nèi)存壓力很大，出現(xiàn)長期占用內(nèi)存的數(shù)據(jù)

3、定期刪除

流程分析：

• Redis服務(wù)器啟動初始化時，讀取配置server.hz的值，默認(rèn)為10

• 然后每秒鐘執(zhí)行10次serverCron()方法，該方法用來檢測服務(wù)器

• serverCron()方法又會調(diào)用databasesCron()方法，該方法是用來遍歷數(shù)據(jù)庫的，redis默認(rèn)有16個數(shù)據(jù)庫，從第一個數(shù)據(jù)庫開始

• databasesCron()方法又會調(diào)用activeExpireCycle()方法，該方法會對每一個expires[*]逐一進(jìn)行檢測，每次執(zhí)行250ms/server.hz；對某個expires[*]檢測時，隨機(jī)挑選W個key檢測

• 如果檢測到key超時，則刪除key；如果一輪中刪除的key的數(shù)量>W25%，循環(huán)該過程；如果一輪中刪除的key的數(shù)量≤W25%，檢查下一個expires[*]，0-15循環(huán)。其中W取值=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP屬性值

• 如果activeExpireCycle()執(zhí)行時間到期，下次從current_db繼續(xù)向下執(zhí)行

• 參數(shù)current_db用于記錄activeExpireCycle() 進(jìn)入哪個expires[*] 執(zhí)行

• 總結(jié)：周期性輪詢redis庫中的時效性數(shù)據(jù)，采用隨機(jī)抽取的策略，利用過期數(shù)據(jù)占比的方式控制刪除頻度

• 內(nèi)存壓力不是很大，長期占用內(nèi)存的冷數(shù)據(jù)會被持續(xù)清理

五、刪除策略對比

六、逐出算法

1、概念引入

當(dāng)新數(shù)據(jù)進(jìn)入redis時，如果內(nèi)存不足怎么辦？Redis使用內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)，在執(zhí)行每一個命令前，會調(diào)用freeMemoryIfNeeded()檢測內(nèi)存是否充足。如果內(nèi)存不滿足新加入數(shù)據(jù)的最低存儲要求，redis要臨時刪除一些數(shù)據(jù)為當(dāng)前指令清理存儲空間。清理數(shù)據(jù)的策略稱為逐出算法。

注意：逐出數(shù)據(jù)的過程不是100%能夠清理出足夠的可使用的內(nèi)存空間，如果不成功則反復(fù)執(zhí)行。當(dāng)對所有數(shù)據(jù)嘗試完畢后，如果不能達(dá)到內(nèi)存清理的要求，將出現(xiàn)錯誤信息。

2、八種配置

檢測易失數(shù)據(jù)（可能會過期的數(shù)據(jù)集server.db[i].expires ）

檢測全庫數(shù)據(jù)（所有數(shù)據(jù)集server.db[i].dict ）

放棄數(shù)據(jù)驅(qū)逐：

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