Redis过期清理策略和内存淘汰机制

Redis过期清理策略

Redis 通过设置键的过期时间来实现自动删除过期键。当键的过期时间到达时，Redis 会自动将该键删除。Redis 过期清理策略主要有以下两种：

1. 惰性删除：Redis 在获取键时会检查键是否过期，如果过期则删除。惰性删除可以确保了过期键不会被返回给客户端，但是可能导致内存占用较高，因为不会主动回收过期键的内存空间。在惰性删除策略下，如果过期键一直没有被访问，那么它将永远不会被删除。所以Redis还有下面一种清理策略

2. 定期删除：当一个key设置了过期时间之后，Redis会将这个key放入一个过期字典中，并设置对应的过期时间。然后，Redis会启动一个定时器，定时检查过期字典是否有过期的key。如果有，Redis会将这个key从数据中删除。这种策略可以保证内存被尽快释放，但在CPU时间紧张的情况下，可能需要花时间去删除这些key

Redis 定时扫描策略

Redis 默认会每秒进行十次过期扫描，过期扫描不会遍历过期字典中所有的 key，而是
采用了一种简单的贪心策略。

1. 从过期字典中随机 20 个 key；
2. 删除这 20 个 key 中已经过期的 key；
3. 如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1；

同时，为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时
间的上限，默认不会超过 25ms。

Redis内存淘汰机制

当已用内存超过maxmemory限定时，Redis会触发内存淘汰机制。内存淘汰机制包括对设置了过期时间的key进行处理的几种方式，如volatile-ttl（根据过期时间的先后进行删除，越早过期的越先被删除）、volatile-random（随机删除设置了过期时间的键值对）等。

maxmemory配置指定了Redis可以使用的内存，你可以在redis.conf文件进行设置

例如，要配置100兆的内存限制，可以在redis.conf文件中添加以下指令:

maxmemory 100 mb

以下是Redis的内存淘汰机制的几种策略：

1. noeviction：这是默认策略，当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错，无法写入新数据。
2. allkeys-random：在所有键中，随机选择并删除数据。
3. volatile-random：在设置了过期时间的键中，随机选择并删除数据。
4. volatile-ttl：在设置了过期时间的键中，优先删除剩余生存时间最短的键值对。
5. allkeys-lru：在所有键中，删除最近最少使用的键。
6. volatile-lru：在设置了过期时间的键中，删除最近最少使用的键。
7. allkeys-lfu：在所有键中，删除最不经常使用（访问次数最少）的键。
8. volatile-lfu：在设置了过期时间的键中，删除最不经常使用访问次数最少）的键。

注：LFU（Least Frequently Used）策略是在Redis 4.0版本开始加入的

内存淘汰策略设置

内存淘汰策略可以通过maxmemory-policy参数进行设置

我们可以打开 Redis 配置文件 redis.conf，在配置文件中找到 maxmemory-policy 参数，根据你的需求，选择一个合适的策略，并将其设置为对应的值。

例如，如果要使用 LFU 策略，可以将 maxmemory-policy 设置为 volatile-lfu 或 allkeys-lfu。

如果我们使用的是lru或者lfu策略，那么还有一个参数需要我们了解，那就是maxmemory-samples 参数

maxmemory-samples 参数用于设置 Redis 在执行 LFU（Least Frequently Used）和 LRU（Least Recently Used）淘汰策略时所使用的样本数目。

LFU 和 LRU 策略都需要通过近期访问记录来判断键的热度。为了减少计算开销，Redis 会对一部分键进行采样，然后根据这些样本来估计键的访问频率或访问时间。maxmemory-samples 参数指定了采样的样本数目。

较小的样本数目可以减少采样的计算开销，但可能导致对键的访问频率或访问时间估计不准确。而较大的样本数目可以提高估计的准确性，但会增加计算开销。

默认情况下，maxmemory-samples 参数的值为 5。你可以根据实际情况进行调整。通常来说，如果 Redis 实例的键数量很大，适当增加 maxmemory-samples 的值可能会更好地捕捉键的热度变化。