Redis中的数据特征

Redis是一种内存级数据库，所有数据均存放在内存中，内存中的数据可以通过TTL指令获取其状态。

  • XX：具有时效性的数据
  • -1 ：永久有效的数据
  • -2 ：已经过期的数据，或被删除的数据，或未定义的数据

Redis的数据删除策略：

  • 定时删除
  • 惰性删除
  • 定期删除

删除策略的目的：在内存占用与CPU占用之间寻求平衡（删除不及时会占用大量内存，删除过于频繁又会增加CPU负担）。

时效性数据的存储机构：

expire、expireat、pexpire、pexpireat都可以设置时效性数据，使用这些命令后，redis会先取到设置了时效性的 key 对应的value所在内存地址。

redis的每一个数据库中都有一块expires空间专门存储时效性数据，将value的内存地址作为key，将设置的时间作为value存储在expires空间内。

定时删除

创建一个定时器，当key设置有过期时间，且过期时间到达时，由定时器任务立即执行对键的删除操作。

优点：节约内存，到时就删除，快速释放掉不必要的内存占用。

缺点：CPU压力大，无论CPU此时负载量多高，均占用内存，会影响redis服务器响应时间和指令吞吐量。

惰性删除

数据到达过期时间，不作处理，等下次访问该数据时删除。

优点：节约CPU性能，发现必须删除的时候才删除

缺点：内存压力大，出现长期占用内存的数据

定期删除

  1. Redis启动服务器初始化时，读取配置server.hz的值，默认为10；

  2. 每秒执行 server.hz 次的serverCron()轮询；

  3. serverCron()中调用databasesCron()对每一个数据库的expires轮询；

  4. databasesCron()调用activeExpireCycle()对expires空间进行检查；

  5. activeExpireCycle()对redis中每个数据库的expires空间逐一进行检测，每次执行250ms/server.hz

  6. 对某个expires空间检查时，随机挑选W个key检测
    如果key超时，删除key。
    如果一个轮次中删除的key的数量 > W25%，则循环该过程。
    如果当前轮次中删除的key的数量 <= W    25%，检查下一个expires空间，每个数据库的expires都检查一遍
    W的取值 = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP属性值

  7. 参数 current_db 用于记录 activeExpireCycle()进入哪个expires空间执行

  8. 如果activeExpireCycle()执行时间到期，下次从current_db继续向下执行

定期删除是周期性轮询redis库中的时效性数据，采用随机抽取的策略，利用过期数据占比的方式控制删除频度。

特点：

  • cpu性能占用设置有峰值，检测频度可自定义设置。
  • 内存压力不是很大，长期占用内存的冷数据会被持续清理

Redis使用的是 定时删除 + 定期删除

逐出算法

Redis使用内存存储数据，在执行每一个命令前，会调用freeMemoryIfNeeded()检测内存是否充足。如果内存不满足新加入数据的最低存储要求，Redis要临时删除一些数据为当前指令清理存储空间（数据淘汰，也称为数据逐出）。清理数据的策略称为逐出算法。

逐出数据的过程不是100%能够清理出足够的可使用的内存空间，如果不成功则反复执行。当对所有数据尝试完毕后，如果不能达到内存清理的要求，将出现错误信息。

影响数据逐出的相关配置：

  • 最大可使用内存（配置）
    1. maxmemory


作用：占用物理内存的比例，默认值为0，表示不限制。生产环境中根据需求设定，通常设置在50%以上。

  • 每次选取待删除数据的个数
    1. maxmemory-samples


选取数据是并不会全库扫描。全库扫描会导致严重的性能消耗，降低读写性能。因此采用随机获取数据的方式作为待检测删除数据。

  • 逐出算法策略
    1. maxmemory-policy


达到最大内存后的，对被挑选出来的数据进行删除的策略

逐出算法策略（maxmemory-policy）可以配置的选项：

  • 检测易失数据（可能会过期的数据集server.db[i].expires）

    • volatile-lru

      （Least Recently Used）挑选最近最少使用的数据淘汰（离现在最久未使用的数据）

建议配置

  • volatile-lfu

    （Least Frequently Used）挑选最近使用次数最少的数据淘汰

  • volatile-ttl

    挑选将要过期的数据淘汰

  • volatile-random

    任意选择数据淘汰

  • 检测全库数据（所有数据集 server.db[i].dict）

    • allkeys-lru

      挑选最近最少使用的数据淘汰

  • allkeys-lfu

    挑选最近使用次数最少的数据淘汰

  • allkeys-random

    任意选择数据淘汰

  • 放弃数据驱逐

    • no-enviction

      禁止驱逐数据（redis 4.0 的默认策略），会引发错误 OOM（Out Of Memory）

可以使用 info 命令输出监控信息，查询缓存 hit（命中） 和 miss 的次数，根据业务需求调优redis配置