Redis刪除策略的三種方法及逐出算法
一、前言
在文章開始之前，我先問大家一個(gè)問題：當(dāng)我們使用指令：expire key second給一個(gè)key設(shè)置過期時(shí)間，過期時(shí)間一到，這個(gè)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(gè)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)：
| 指令結(jié)果 | 狀態(tài) |
|---|---|
| XX | 具有時(shí)效性的數(shù)據(jù) |
| -1 | 永久有效的數(shù)據(jù) |
| -2 | 已經(jīng)過期的數(shù)據(jù) 或 被刪除的數(shù)據(jù) 或 未定義的數(shù)據(jù) |
三、時(shí)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(shí)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(shí)刪除
- 創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)key設(shè)置有過期時(shí)間，且過期時(shí)間到達(dá)時(shí)，由定時(shí)器任務(wù)立即執(zhí)行對鍵的刪除操作
- 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約內(nèi)存，到時(shí)就刪除，快速釋放掉不必要的內(nèi)存占用
- 缺點(diǎn)：CPU壓力很大，無論CPU此時(shí)負(fù)載量多高，均占用CPU，會影響redis服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間和指令吞吐量
2、惰性刪除
- 數(shù)據(jù)到達(dá)過期時(shí)間，不做處理。等下次訪問該數(shù)據(jù)時(shí)，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?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)已過期，刪除，返回不存在 - 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約CPU性能，發(fā)現(xiàn)必須刪除的時(shí)候才刪除
- 缺點(diǎn)：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(shí)，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(gè)數(shù)據(jù)庫，從第一個(gè)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(gè)expires[*]逐一進(jìn)行檢測，每次執(zhí)行250ms/server.hz；對某個(gè)expires[*]檢測時(shí)，隨機(jī)挑選W個(gè)key檢測- 如果檢測到key超時(shí)，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(gè)
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(shí)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(gè)expires[*] 執(zhí)行
總結(jié)：周期性輪詢r(jià)edis庫中的時(shí)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
| 定時(shí)刪除 | 節(jié)約內(nèi)存，無占用 | 不分時(shí)段占用CPU資源，頻度高 | 拿時(shí)間換空間 |
|---|---|---|---|
| 惰性刪除 | 內(nèi)存占用嚴(yán)重 | 延時(shí)執(zhí)行，CPU利用率高 | 拿空間換時(shí)間 |
| 定期刪除 | 內(nèi)存定期隨機(jī)清理 | 每秒花費(fèi)固定的CPU資源維護(hù)內(nèi)存 | 隨機(jī)抽查，重點(diǎn)抽查 |
六、逐出算法
1、概念引入
當(dāng)新數(shù)據(jù)進(jìn)入redis時(shí)，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(gè)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(shí)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 ）
| volatile-lru | 挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰 |
|---|---|
| volatile-lfu | 挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰 |
| volatile-ttl | 挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰 |
| volatile-random | 任意選擇數(shù)據(jù)淘汰 |
檢測全庫數(shù)據(jù)（所有數(shù)據(jù)集server.db[i].dict ）
| allkeys-lru | 挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰 |
|---|---|
| allkeys-lfu | 挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰 |
| allkeys-random | 任意選擇數(shù)據(jù)淘汰 |
放棄數(shù)據(jù)驅(qū)逐：
| no-enviction | 禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)（redis4.0中默認(rèn)策略） |
|---|
到此這篇關(guān)于Redis刪除策略的三種方法及逐出算法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis刪除策略內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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