Redis删除策略和逐出策略

系统管理员 2023-02-13 11:13 7阅读 0赞

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### Redis删除策略 ###

*  过期数据
 *   *  过期数据的存储结构
 *  定时删除
 *  惰性删除
 *  定期删除
 *  逐出算法
 *  总结

# 过期数据 #

先来看三个key值，分别为sex、name、age。

这三个值设置的指令为 `set name kaka setex age 100 24 setex sex 10 1`

![在这里插入图片描述][20200528154714734.png]  
在redis中我们可以使用ttl来获取某个key的状态，下面我们来使用`ttl`分别获取一下上边name、age、sex的状态

可以看到出来了三个值，分别为 -1 775 -2

那么这三个值给出的信息是什么呢！

*  \-1 表示永久有效的数据
 *  775 这个值是设置在age上，使用的指令为`setex age 1000 24`,表示为剩余有效时间
 *  \-2 表示已经过期的数据，或者是被删除的数据，或者说是么有定义的数据  
    ![在这里插入图片描述][202005281550160.png]

## 过期数据的存储结构 ##

*  当我们设置一个带有时效性的name时，redis存储的是一个内存地址0x10101
 *  然后redis会再开辟一个空间用来存储带有时效性的key
 *  但是存储方式是key对应的内存地址 和 过期时间  
    ![在这里插入图片描述][20200528160417593.png]  
    那么今天我们所说的redis删除策略，就是删除的这部分数据。

# 定时删除 #

定时删除就是写一个定时器，然后当key的时间过期后，定时器任务立即对过期的key进行删除

优点：可想而知key到期就删，肯定对内存时最友好的，节约内存

缺点：redis单线程的特性是所有的命令都在按照一定的顺序进行执行。key值到期就删cpu的压力就会变大，会直接影响到redis服务器响应时间和IO

定时删除就是用时间来换取空间

当执行完定时删除后，key值对应的数据会被删除，同时在过期的内存区里边也会直接删除。  
![在这里插入图片描述][20200528161945250.png]

# 惰性删除 #

在来看这个图当key值过期后不会直接删除，那是什么时候删除呢！继续往下看  
![在这里插入图片描述][20200528162610479.png]

当我们使用惰性删除时，数据到期了也不会自动删除，那么他的删除方式是，在下一次在获取这个key值时，会做一个判断，判断这个key是否过期，如果过期了在执行删除。

也就是说当再次执行get name时 会走一个函数`expirelfNeeded()` 这个函数就是判断此key是否过期的。过期的返回nil，然后从内存在进行删除

![在这里插入图片描述][2020052816293693.png]  
优点：会减少一定的CPU性能，只有到必须要删的时候才会删除

缺点：那肯定就是内存压力大了，例如一些热点新闻，热点过了就基本没人访问了，没有人访问这个key就一直存在，就会出现长期占用一定的内存空间

也就说这种方式是用空间换时间

# 定期删除 #

在上文中我们提及了俩种删除方式，一种是定时删除，一种是惰性删除。一个是用空间换时间。一个是用时间换空间。俩种方案都是比较极端的方式。那么接下来我们在来看看定期删除的实现方案。

先来看一下redis的存储空间，一共有默认为16个，在redis.conf里边有一个配置参数database这个参数控制的。每个数据库都有自己的过期分区，里边存储就是数据地址 和 数据过期时间。

![在这里插入图片描述][20200528164648438.png]  
实现方式

redis在启动时，会取读取server下的hz的值，默认为10。这个值直接在终端使用`info server`就可以查看的到

![在这里插入图片描述][20200528165250877.png]  
然后会每秒钟执行server下hz次 进行serverCron()轮询

继续使用databasesCron对redis的16个库进行挨个访问信息

访问时候会再执行activeExpireCycel对每个expires\[\*\]逐一进行检测，每个执行的时间为250ms / server hz这个参数

在对每个expirs\[\*\]逐一检测时，会随机拿出ACTIVE\_EXPIRE\_CYCLE\_SLOW\_TIME\_PERC个可以进行检测

*  如果key超时，直接删除key
 *  一轮中删除的key数量>ACTIVE\_EXPIRE\_CYCLE\_SLOW\_TIME\_PERC\*25%继续循环该过程
 *  如果一轮中删除的key数量<=ACTIVE\_EXPIRE\_CYCLE\_SLOW\_TIME\_PERC*25% ,检查下一个expires\[*\]

那么现在问题来了，我们的250ms / hz这个时间执行完了，但是把expires的16个数据库没有循环完怎么办呢！ 下次来在循环那个库呢！ 其实这个值是有存的，就是current\_db这个值。这个值会记录activeExpireCycel 下次进入那个expires\[\*\]执行  
![在这里插入图片描述][20200528165814291.png]  
特点1：CPU使用没有高峰值，检测频率自定义设置

特点2：内存压力不会很大， 长时间占用的内存会被持续的清理

# 逐出算法 #

在上文中我们说了三种删除策略，但是这三种策略都是相对于设置了有效期的key才会有效。

那现在我们的redis使用的内存不足了，就会使用逐出策略来保证redis的正常使用。

redis在每次执行命令前会调用freeMemorylfNeeded()检测内存是否充足，当不充足时就会清理一些key，这种清除数据的策略称为逐出策略。

redis最大可使用内存的参数为：maxmemory 默认为0 指的是占用物理内存的比例 一般设置50%就可以了

每次选取待删除key的个数：maxmemory-samples

删除策略：maxmemory-policy

**下面我们来着重说明删除策略**

*  检测易失数据（也就是我们设置了有效期，但是还没有到期的数据，就是上文expires\[\*\]）
    
     *  volatile-lru：挑选最近少使用的数据
     *  volatile-lfu：挑选最近使用次数最少的数据
     *  volatile-ttl：挑选将要淘汰的数据
     *  volatile-random：随机选择

接下来看一幅图

*  9s就是现在的时间
 *  距离9s最长的一个key就是age
 *  使用次数最少的就是gender这个key
 *  如果按照volatile-lru就会把age删除掉
 *  如果按照volatile-lfu就会把gender删除掉  
    ![在这里插入图片描述][20200528175405792.png]
 *  检测全部数据
    
     *  allkeys-lru：挑选最近少使用的数据
     *  allkeys-lfu：挑选最近使用次数最少的数据
     *  allkeys-random：全库随机删除
 *  放弃数据驱逐
    
     *  no-enviction ： 数据不会进行任何的删除，直到内存用完，引发oom错误。

# 总结 #

以上就是redis对数据的删除策略和逐出策略。

这里就一个注意点就是在逐出策略中，易失数据指的是设置了过期时间的key，并非永久性的值。

全库是指的全部的值，设置了过期时间和永久数据。

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