Redis_删除策略与逐出算法

秒速五厘米 2023-07-08 02:40 10阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  数据删除策略
 *   *  时效性数据的存储结构
     *  定时删除
     *  惰性删除
     *  定期删除
     *  删除策略比对
 *  逐出算法
 *   *  新数据进入检测
     *  影响数据逐出的相关配置
     *  数据逐出策略配置依据
 *  参考

# 数据删除策略 #

## 时效性数据的存储结构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoaWxsX0x5bg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 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压力很大，无论CPU此时负载量多高，均占用CPU，会影响redis服务器响应时间和指令吞吐量
 *  总结：用处理器性能换取存储空间 （拿时间换空间）

## 惰性删除 ##

*  数据到达过期时间，不做处理。等下次访问该数据时执行`expireIfNeeded()`
    
     *  如果未过期，返回数据
     *  发现已过期，删除，返回不存在
 *  优点：节约CPU性能，发现必须删除的时候才删除
 *  缺点：内存压力很大，出现长期占用内存的数据
 *  总结：用存储空间换取处理器性能（拿空间换时间）

## 定期删除 ##

*  Redis启动服务器初始化时，读取配置`server.hz`的值，默认为10
 *  每秒钟执行`server.hz`次`serverCron()`
 *  `serverCron()`调用`databasesCron()`对默认16个db进行轮询
 *  `databasesCron()`调用`activeExpireCycle()`对每个expires\[\*\]逐一进行检测，每次执行250ms/server.hz
 *  对某个expires\[\*\]检测时，随机挑选W个key检测
    
     *  如果key超时，删除key
     *  如果一轮中删除的key的数量>W\*25%，循环该过程
     *  如果一轮中删除的key的数量≤W*25%，检查下一个expires\[*\]，0-15循环
     *  W取值=`ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP`属性值
 *  参数`current_db`用于记录`activeExpireCycle()` 进入哪个expires\[\*\] 执行
 *  如果`activeExpireCycle()`执行时间到期，下次从`current_db`继续向下执行
 *  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1：CPU性能占用设置有峰值，检测频度可自定义设置
 *  特点2：内存压力不是很大，长期占用内存的冷数据会被持续清理
 *  总结：周期性抽查存储空间（随机抽查，重点抽查）

## 删除策略比对 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>删除策略</th> 
   <th>内存占用</th> 
   <th>CPU占用</th> 
   <th>特点</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>定时删除</td> 
   <td>节约内存，无占用</td> 
   <td>不分时段占用CPU资源，频度高</td> 
   <td>拿时间换空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>惰性删除</td> 
   <td>内存占用严重</td> 
   <td>延时执行，CPU利用率高</td> 
   <td>拿空间换时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>定期删除</td> 
   <td>内存定期随机清理</td> 
   <td>每秒花费固定的CPU资源维护内存</td> 
   <td>随机抽查，重点抽查</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Redis一般采用惰性删除和定期删除结合的策略。

# 逐出算法 #

## 新数据进入检测 ##

*  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。**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。

(error) OOM command not allowed when used memory >'maxmemory'

## 影响数据逐出的相关配置 ##

*  最大可使用内存。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。

maxmemory

*  每次选取待删除数据的个数。选取数据时并不会全库扫描，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。

maxmemory-samples

*  删除策略。达到最大内存后的，对被挑选出来的数据进行删除的策略

maxmemory-policy

*  检测易失数据（可能会过期的数据集server.db\[i\].expires ）
    
     *  volatile-lru：挑选最近最长时间未使用的数据淘汰
     *  volatile-lfu：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：挑选最近最长时间未使用的数据淘汰
     *  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（驱逐）：禁止驱逐数据（redis4.0中默认策略），会引发错误OOM（Out Of Memory）

## 数据逐出策略配置依据 ##

使用INFO命令输出监控信息，查询缓存 hit 和 miss 的次数，根据业务需求调优Redis配置

# 参考 #

[112节Redis从入门到精通][112_Redis]

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[112_Redis]: https://www.bilibili.com/video/av76235738?p=77