概述

Redis高可用高性能緩存的應用系列的第3篇，主要介紹Redis緩存過期淘汰策略的知識點。

Redis過期鍵刪除策略

Redis設置key時，都會設置一個過期時間，那么當過期時間到了都是怎么處理的？

Redis同時使用了惰性過期和定期過期兩種方式的緩存淘汰策略。

(資料圖)

惰性過期：只有當這個key被訪問時，才會判斷是否過期，過期則要清理掉，他可以節省CPU的資源，但是會浪費內存的資源，會出現大量過的Key沒有被訪問過，從而不會被清除，導致內容占用越來越大。定期過期：每隔一段時間，掃描一定數量的設置了過期時間的key，假如過期了則進行刪除操作。

定期過期的執行過程

Redis默認每秒進行10次過期掃描：

1.從過期字典中隨機選擇20個key

2.刪除這20個key中已過期的

3.如果超過25%的key過期，則重復第一步

同時，為了保證業務不受影響，Redis還設置了掃描的時間上限，默認不會超過25ms

內存淘汰策略

1.假如內存不足時，Redis會根據設置的淘汰策略，刪除一些不常用的數據，保證Redis的正常使用,所有的前提都是加入鍵的時候如果超過Redis內存設定的限制后,Redis采用的服務。

1.noeviction: 不會在寫入，寫入會報錯。

2.allkeys-lru:首先通過LRU算法驅逐最久沒有使用的鍵

3.volatile-lru:首先從設置了過期時間的鍵集合中驅逐沒有最久使用的鍵

4.allkeys-random:從所有過期字典中的key隨機刪除

5.volatile-random：從過期鍵的集合中隨機驅逐

6.volatile-ttl:從配置了過期時間的鍵中，驅逐馬上就要過期的鍵

7.volatile-lfu:從配置了過期時間的鍵中驅逐使用頻率最少得鍵

8.allkeys-lfu:從所有鍵中使用頻率最少的鍵

LRU

根據最近被使用的時間，距離當前最遠的數據優化被淘汰,當有新增key 或者是被訪問時，元素會被追加在隊尾，需要淘汰時從頭部開始淘汰，這個是LRU的思想。

在Redis redisObject 中，維護了一個24位的時鐘(有點類似于Cpu的頻率)，可以簡單理解為Cpu對內存使用的時間戳，每個Key對應的也維護了同樣24位的時間戳。

比如現在要進行LRU，首先拿到當前系統的時間鐘，和Redis redisObject 內存的LRU時間鐘對差值計算，差最大的進行淘汰，這里需要注意的是，全局時鐘只有24位，按秒計算的話，最多可以存儲194天，所以可能出現key時鐘大于全局時鐘的情況，但是Redis的LRU不會對全局的時鐘進行比對，他會從設置了過期時間的key中進行比對。

struct redisObject {    unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or                            * LFU data (least significant 8 bits frequency                            * and most significant 16 bits access time). */};

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LFU

LRU只考慮了使用的時間，但是沒有考慮Key使用的次數，Redis4.0 以后，新增了LFU的淘汰策略，根據使用時間和次數最為淘汰的權重。

LFU把之前LRU的24bit拆分成兩部分，16bit的時間鐘和8it的訪問頻率，8bit比較小，在源碼的evict文件中給出了數據。

uint8_t LFULogIncr(uint8_t counter) {    if (counter == 255) return 255;    double r = (double)rand()/RAND_MAX;    double baseval = counter - LFU_INIT_VAL;    if (baseval < 0) baseval = 0;    double p = 1.0/(baseval*server.lfu_log_factor+1);    if (r < p) counter++;    return counter;}

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