數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和有效期

在 redis 工作流程中，過(guò)期的數(shù)據(jù)并不需要馬上就要執(zhí)行刪除操作。因?yàn)檫@些刪不刪除只是一種狀態(tài)表示，可以異步的去處理，在不忙的時(shí)候去把這些不緊急的刪除操作做了，從而保證 redis 的高效

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

在redis中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不僅僅需要保存數(shù)據(jù)本身還要保存數(shù)據(jù)的生命周期，也就是過(guò)期時(shí)間。在redis 中 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖：

獲取有效期

Redis是一種內(nèi)存級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，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(guò)TTL指令獲取其狀態(tài)

刪除策略

在內(nèi)存占用與CPU占用之間尋找一種平衡，顧此失彼都會(huì)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)存泄漏。

定時(shí)刪除

創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)key設(shè)置過(guò)期時(shí)間，且過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)，由定時(shí)器任務(wù)立即執(zhí)行對(duì)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(wú)論CPU此時(shí)負(fù)載多高，均占用CPU，會(huì)影響redis服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間和指令吞吐量

總結(jié)

用處理器性能換取存儲(chǔ)空間

惰性刪除

數(shù)據(jù)到達(dá)過(guò)期時(shí)間，不做處理。等下次訪(fǎng)問(wèn)該數(shù)據(jù)，如果未過(guò)期，返回?cái)?shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過(guò)期，刪除，返回不存在。這樣每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)都需要檢測(cè)數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達(dá)過(guò)期時(shí)間。也就是惰性刪除總是在數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)時(shí)發(fā)生的。

expireIfNeeded函數(shù)

對(duì)所有的讀寫(xiě)命令進(jìn)行檢查，檢查操作的對(duì)象是否過(guò)期。過(guò)期就刪除返回過(guò)期，不過(guò)期就什么也不做～。

執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入過(guò)程中，首先通過(guò)expireIfNeeded函數(shù)對(duì)寫(xiě)入的key進(jìn)行過(guò)期判斷。

/*
 * 為執(zhí)行寫(xiě)入操作而取出鍵 key 在數(shù)據(jù)庫(kù) db 中的值。
 *
 * 和 lookupKeyRead 不同，這個(gè)函數(shù)不會(huì)更新服務(wù)器的命中/不命中信息。
 *
 * 找到時(shí)返回值對(duì)象，沒(méi)找到返回 NULL 。
 */
robj *lookupKeyWrite(redisDb *db, robj *key) {

 // 刪除過(guò)期鍵
 expireIfNeeded(db,key);

 // 查找并返回 key 的值對(duì)象
 return lookupKey(db,key);
}

執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取過(guò)程中，首先通過(guò)expireIfNeeded函數(shù)對(duì)寫(xiě)入的key進(jìn)行過(guò)期判斷。

/*
 * 為執(zhí)行讀取操作而取出鍵 key 在數(shù)據(jù)庫(kù) db 中的值。
 *
 * 并根據(jù)是否成功找到值，更新服務(wù)器的命中/不命中信息。
 *
 * 找到時(shí)返回值對(duì)象，沒(méi)找到返回 NULL 。
 */
robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key) {
 robj *val;

 // 檢查 key 釋放已經(jīng)過(guò)期
 expireIfNeeded(db,key);

 // 從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出鍵的值
 val = lookupKey(db,key);

 // 更新命中/不命中信息
 if (val == NULL)
 server.stat_keyspace_misses++;
 else
 server.stat_keyspace_hits++;

 // 返回值
 return val;
}

執(zhí)行過(guò)期動(dòng)作expireIfNeeded其實(shí)內(nèi)部做了三件事情，分別是：

• 查看key判斷是否過(guò)期
• 向slave節(jié)點(diǎn)傳播執(zhí)行過(guò)期key的動(dòng)作并發(fā)送事件通知
• 刪除過(guò)期key

/*
 * 檢查 key 是否已經(jīng)過(guò)期，如果是的話(huà)，將它從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。
 *
 * 返回 0 表示鍵沒(méi)有過(guò)期時(shí)間，或者鍵未過(guò)期。
 *
 * 返回 1 表示鍵已經(jīng)因?yàn)檫^(guò)期而被刪除了。
 */
int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {

 // 取出鍵的過(guò)期時(shí)間
 mstime_t when = getExpire(db,key);
 mstime_t now;

 // 沒(méi)有過(guò)期時(shí)間
 if (when  0) return 0; /* No expire for this key */

 /* Don't expire anything while loading. It will be done later. */
 // 如果服務(wù)器正在進(jìn)行載入，那么不進(jìn)行任何過(guò)期檢查
 if (server.loading) return 0;

 // 當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行在 replication 模式時(shí)
 // 附屬節(jié)點(diǎn)并不主動(dòng)刪除 key
 // 它只返回一個(gè)邏輯上正確的返回值
 // 真正的刪除操作要等待主節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)刪除命令時(shí)才執(zhí)行
 // 從而保證數(shù)據(jù)的同步
 if (server.masterhost != NULL) return now > when;

 // 運(yùn)行到這里，表示鍵帶有過(guò)期時(shí)間，并且服務(wù)器為主節(jié)點(diǎn)

 /* Return when this key has not expired */
 // 如果未過(guò)期，返回 0
 if (now = when) return 0;

 /* Delete the key */
 server.stat_expiredkeys++;

 // 向 AOF 文件和附屬節(jié)點(diǎn)傳播過(guò)期信息
 propagateExpire(db,key);

 // 發(fā)送事件通知
 notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_EXPIRED,
 "expired",key,db->id);

 // 將過(guò)期鍵從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除
 return dbDelete(db,key);
}

判斷key是否過(guò)期的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是db->expires，也就是通過(guò)expires的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)判斷數(shù)據(jù)是否過(guò)期。
內(nèi)部獲取過(guò)期時(shí)間并返回。

/*
 * 返回字典中包含鍵 key 的節(jié)點(diǎn)
 *
 * 找到返回節(jié)點(diǎn)，找不到返回 NULL
 *
 * T = O(1)
 */
dictEntry *dictFind(dict *d, const void *key)
{
 dictEntry *he;
 unsigned int h, idx, table;

 // 字典（的哈希表）為空
 if (d->ht[0].size == 0) return NULL; /* We don't have a table at all */

 // 如果條件允許的話(huà)，進(jìn)行單步 rehash
 if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);

 // 計(jì)算鍵的哈希值
 h = dictHashKey(d, key);
 // 在字典的哈希表中查找這個(gè)鍵
 // T = O(1)
 for (table = 0; table = 1; table++) {

 // 計(jì)算索引值
 idx = h  d->ht[table].sizemask;

 // 遍歷給定索引上的鏈表的所有節(jié)點(diǎn)，查找 key
 he = d->ht[table].table[idx];
 // T = O(1)
 while(he) {

 if (dictCompareKeys(d, key, he->key))
 return he;

 he = he->next;
 }

 // 如果程序遍歷完 0 號(hào)哈希表，仍然沒(méi)找到指定的鍵的節(jié)點(diǎn)
 // 那么程序會(huì)檢查字典是否在進(jìn)行 rehash ，
 // 然后才決定是直接返回 NULL ，還是繼續(xù)查找 1 號(hào)哈希表
 if (!dictIsRehashing(d)) return NULL;
 }

 // 進(jìn)行到這里時(shí)，說(shuō)明兩個(gè)哈希表都沒(méi)找到
 return NULL;
}

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(zhǎng)期占用內(nèi)存的數(shù)據(jù)。

總結(jié)

用存儲(chǔ)空間換取處理器性能

定期刪除

周期性輪詢(xún)r(jià)edis庫(kù)中時(shí)效性數(shù)據(jù)，采用隨機(jī)抽取的策略，利用過(guò)期數(shù)據(jù)占比的方式刪除頻度。

優(yōu)點(diǎn)

CPU性能占用設(shè)置有峰值，檢測(cè)頻度可自定義設(shè)置

內(nèi)存壓力不是很大，長(zhǎng)期占用內(nèi)存的冷數(shù)據(jù)會(huì)被持續(xù)清理

缺點(diǎn)

需要周期性抽查存儲(chǔ)空間

定期刪除詳解

redis的定期刪除是通過(guò)定時(shí)任務(wù)實(shí)現(xiàn)的，也就是定時(shí)任務(wù)會(huì)循環(huán)調(diào)用serverCron方法。然后定時(shí)檢查過(guò)期數(shù)據(jù)的方法是databasesCron。定期刪除的一大特點(diǎn)就是考慮了定時(shí)刪除過(guò)期數(shù)據(jù)會(huì)占用cpu時(shí)間，所以每次執(zhí)行databasesCron的時(shí)候會(huì)限制cpu的占用不超過(guò)25%。真正執(zhí)行刪除的是 activeExpireCycle方法。

時(shí)間事件

對(duì)于持續(xù)運(yùn)行的服務(wù)器來(lái)說(shuō)， 服務(wù)器需要定期對(duì)自身的資源和狀態(tài)進(jìn)行必要的檢查和整理， 從而讓服務(wù)器維持在一個(gè)健康穩(wěn)定的狀態(tài)， 這類(lèi)操作被統(tǒng)稱(chēng)為常規(guī)操作（cron job）

在 Redis 中， 常規(guī)操作由 redis.c/serverCron() 實(shí)現(xiàn)， 它主要執(zhí)行以下操作

1 更新服務(wù)器的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)信息，比如時(shí)間、內(nèi)存占用、數(shù)據(jù)庫(kù)占用情況等。

2 清理數(shù)據(jù)庫(kù)中的過(guò)期鍵值對(duì)。

3 對(duì)不合理的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行大小調(diào)整。

4 關(guān)閉和清理連接失效的客戶(hù)端。

5 嘗試進(jìn)行 AOF 或 RDB 持久化操作。

6 如果服務(wù)器是主節(jié)點(diǎn)的話(huà)，對(duì)附屬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定期同步。

7 如果處于集群模式的話(huà)，對(duì)集群進(jìn)行定期同步和連接測(cè)試。

因?yàn)?serverCron() 需要在 Redis 服務(wù)器運(yùn)行期間一直定期運(yùn)行， 所以它是一個(gè)循環(huán)時(shí)間事件： serverCron() 會(huì)一直定期執(zhí)行，直到服務(wù)器關(guān)閉為止。

在 Redis 2.6 版本中， 程序規(guī)定 serverCron() 每秒運(yùn)行 10 次， 平均每 100 毫秒運(yùn)行一次。 從 Redis 2.8 開(kāi)始， 用戶(hù)可以通過(guò)修改 hz選項(xiàng)來(lái)調(diào)整 serverCron() 的每秒執(zhí)行次數(shù)， 具體信息請(qǐng)參考 redis.conf 文件中關(guān)于 hz 選項(xiàng)的說(shuō)明

查看hz

way1 : config get hz # "hz" "10"
way2 : info server # server.hz 10

serverCron()

serverCron()會(huì)定期的執(zhí)行，在serverCron()執(zhí)行中會(huì)調(diào)用databasesCron() 方法(serverCron()還做了其他很多事情，但是現(xiàn)在不討論，只談刪除策略)

int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
 // 略去多無(wú)關(guān)代碼

 /* We need to do a few operations on clients asynchronously. */
 // 檢查客戶(hù)端，關(guān)閉超時(shí)客戶(hù)端，并釋放客戶(hù)端多余的緩沖區(qū)
 clientsCron();

 /* Handle background operations on Redis databases. */
 // 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行各種操作
 databasesCron(); /* ！我們關(guān)注的方法！ */

databasesCron()

在 databasesCron() 中 調(diào)用了 activeExpireCycle()方法，來(lái)對(duì)過(guò)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(在這里還會(huì)做一些其他操作～ 調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)大小，主動(dòng)和漸進(jìn)式rehash)

// 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行刪除過(guò)期鍵，調(diào)整大小，以及主動(dòng)和漸進(jìn)式 rehash
void databasesCron(void) {

 // 判斷是否是主服務(wù)器 如果是 執(zhí)行主動(dòng)過(guò)期鍵清除
 if (server.active_expire_enabled  server.masterhost == NULL)
 // 清除模式為 CYCLE_SLOW ，這個(gè)模式會(huì)盡量多清除過(guò)期鍵
 activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW);

 // 在沒(méi)有 BGSAVE 或者 BGREWRITEAOF 執(zhí)行時(shí)，對(duì)哈希表進(jìn)行 rehash
 if (server.rdb_child_pid == -1  server.aof_child_pid == -1) {
 static unsigned int resize_db = 0;
 static unsigned int rehash_db = 0;
 unsigned int dbs_per_call = REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL;
 unsigned int j;

 /* Don't test more DBs than we have. */
 // 設(shè)定要測(cè)試的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量
 if (dbs_per_call > server.dbnum) dbs_per_call = server.dbnum;

 /* Resize */
 // 調(diào)整字典的大小
 for (j = 0; j  dbs_per_call; j++) {
 tryResizeHashTables(resize_db % server.dbnum);
 resize_db++;
 }

 /* Rehash */
 // 對(duì)字典進(jìn)行漸進(jìn)式 rehash
 if (server.activerehashing) {
 for (j = 0; j  dbs_per_call; j++) {
 int work_done = incrementallyRehash(rehash_db % server.dbnum);
 rehash_db++;
 if (work_done) {
  /* If the function did some work, stop here, we'll do
  * more at the next cron loop. */
  break;
 }
 }
 }
 }
}

activeExpireCycle()

大致流程如下

1 遍歷指定個(gè)數(shù)的db（默認(rèn)的 16 ）進(jìn)行刪除操作

2 針對(duì)每個(gè)db隨機(jī)獲取過(guò)期數(shù)據(jù)每次遍歷不超過(guò)指定數(shù)量（如20），發(fā)現(xiàn)過(guò)期數(shù)據(jù)并進(jìn)行刪除。

3 如果有多于25%的keys過(guò)期，重復(fù)步驟 2

除了主動(dòng)淘汰的頻率外，Redis對(duì)每次淘汰任務(wù)執(zhí)行的最大時(shí)長(zhǎng)也有一個(gè)限定，這樣保證了每次主動(dòng)淘汰不會(huì)過(guò)多阻塞應(yīng)用請(qǐng)求，以下是這個(gè)限定計(jì)算公式：

#define ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC 25 /* CPU max % for keys collection */ ``... ``timelimit = 1000000*ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC/server.hz/100;

也就是每次執(zhí)行時(shí)間的25%用于過(guò)期數(shù)據(jù)刪除。

void activeExpireCycle(int type) {
 // 靜態(tài)變量，用來(lái)累積函數(shù)連續(xù)執(zhí)行時(shí)的數(shù)據(jù)
 static unsigned int current_db = 0; /* Last DB tested. */
 static int timelimit_exit = 0; /* Time limit hit in previous call? */
 static long long last_fast_cycle = 0; /* When last fast cycle ran. */

 unsigned int j, iteration = 0;
 // 默認(rèn)每次處理的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量
 unsigned int dbs_per_call = REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL;
 // 函數(shù)開(kāi)始的時(shí)間
 long long start = ustime(), timelimit;

 // 快速模式
 if (type == ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST) {
 // 如果上次函數(shù)沒(méi)有觸發(fā) timelimit_exit ，那么不執(zhí)行處理
 if (!timelimit_exit) return;
 // 如果距離上次執(zhí)行未夠一定時(shí)間，那么不執(zhí)行處理
 if (start  last_fast_cycle + ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST_DURATION*2) return;
 // 運(yùn)行到這里，說(shuō)明執(zhí)行快速處理，記錄當(dāng)前時(shí)間
 last_fast_cycle = start;
 }

 /* 
 * 一般情況下，函數(shù)只處理 REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，
 * 除非：
 *
 * 1) 當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)量小于 REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL
 * 2) 如果上次處理遇到了時(shí)間上限，那么這次需要對(duì)所有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行掃描，
 * 這可以避免過(guò)多的過(guò)期鍵占用空間
 */
 if (dbs_per_call > server.dbnum || timelimit_exit)
 dbs_per_call = server.dbnum;

 // 函數(shù)處理的微秒時(shí)間上限
 // ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC 默認(rèn)為 25 ，也即是 25 % 的 CPU 時(shí)間
 timelimit = 1000000*ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC/server.hz/100;
 timelimit_exit = 0;
 if (timelimit = 0) timelimit = 1;

 // 如果是運(yùn)行在快速模式之下
 // 那么最多只能運(yùn)行 FAST_DURATION 微秒 
 // 默認(rèn)值為 1000 （微秒）
 if (type == ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST)
 timelimit = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST_DURATION; /* in microseconds. */

 // 遍歷數(shù)據(jù)庫(kù)
 for (j = 0; j  dbs_per_call; j++) {
 int expired;
 // 指向要處理的數(shù)據(jù)庫(kù)
 redisDb *db = server.db+(current_db % server.dbnum);

 // 為 DB 計(jì)數(shù)器加一，如果進(jìn)入 do 循環(huán)之后因?yàn)槌瑫r(shí)而跳出
 // 那么下次會(huì)直接從下個(gè) DB 開(kāi)始處理
 current_db++;

 do {
 unsigned long num, slots;
 long long now, ttl_sum;
 int ttl_samples;

 /* If there is nothing to expire try next DB ASAP. */
 // 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中帶過(guò)期時(shí)間的鍵的數(shù)量
 // 如果該數(shù)量為 0 ，直接跳過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)
 if ((num = dictSize(db->expires)) == 0) {
 db->avg_ttl = 0;
 break;
 }
 // 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中鍵值對(duì)的數(shù)量
 slots = dictSlots(db->expires);
 // 當(dāng)前時(shí)間
 now = mstime();

 // 這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用率低于 1% ，掃描起來(lái)太費(fèi)力了（大部分都會(huì) MISS）
 // 跳過(guò)，等待字典收縮程序運(yùn)行
 if (num  slots > DICT_HT_INITIAL_SIZE 
 (num*100/slots  1)) break;

 /* 
 * 樣本計(jì)數(shù)器
 */
 // 已處理過(guò)期鍵計(jì)數(shù)器
 expired = 0;
 // 鍵的總 TTL 計(jì)數(shù)器
 ttl_sum = 0;
 // 總共處理的鍵計(jì)數(shù)器
 ttl_samples = 0;

 // 每次最多只能檢查 LOOKUPS_PER_LOOP 個(gè)鍵
 if (num > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP)
 num = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP;

 // 開(kāi)始遍歷數(shù)據(jù)庫(kù)
 while (num--) {
 dictEntry *de;
 long long ttl;

 // 從 expires 中隨機(jī)取出一個(gè)帶過(guò)期時(shí)間的鍵
 if ((de = dictGetRandomKey(db->expires)) == NULL) break;
 // 計(jì)算 TTL
 ttl = dictGetSignedIntegerVal(de)-now;
 // 如果鍵已經(jīng)過(guò)期，那么刪除它，并將 expired 計(jì)數(shù)器增一
 if (activeExpireCycleTryExpire(db,de,now)) expired++;
 if (ttl  0) ttl = 0;
 // 累積鍵的 TTL
 ttl_sum += ttl;
 // 累積處理鍵的個(gè)數(shù)
 ttl_samples++;
 }

 /* Update the average TTL stats for this database. */
 // 為這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)更新平均 TTL 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
 if (ttl_samples) {
 // 計(jì)算當(dāng)前平均值
 long long avg_ttl = ttl_sum/ttl_samples;
 
 // 如果這是第一次設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)平均 TTL ，那么進(jìn)行初始化
 if (db->avg_ttl == 0) db->avg_ttl = avg_ttl;
 /* Smooth the value averaging with the previous one. */
 // 取數(shù)據(jù)庫(kù)的上次平均 TTL 和今次平均 TTL 的平均值
 db->avg_ttl = (db->avg_ttl+avg_ttl)/2;
 }

 // 我們不能用太長(zhǎng)時(shí)間處理過(guò)期鍵，
 // 所以這個(gè)函數(shù)執(zhí)行一定時(shí)間之后就要返回

 // 更新遍歷次數(shù)
 iteration++;

 // 每遍歷 16 次執(zhí)行一次
 if ((iteration  0xf) == 0  /* check once every 16 iterations. */
 (ustime()-start) > timelimit)
 {
 // 如果遍歷次數(shù)正好是 16 的倍數(shù)
 // 并且遍歷的時(shí)間超過(guò)了 timelimit
 // 那么斷開(kāi) timelimit_exit
 timelimit_exit = 1;
 }

 // 已經(jīng)超時(shí)了，返回
 if (timelimit_exit) return;

 // 如果已刪除的過(guò)期鍵占當(dāng)前總數(shù)據(jù)庫(kù)帶過(guò)期時(shí)間的鍵數(shù)量的 25 %
 // 那么不再遍歷
 } while (expired > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP/4);
 }
}

hz調(diào)大將會(huì)提高Redis主動(dòng)淘汰的頻率，如果你的Redis存儲(chǔ)中包含很多冷數(shù)據(jù)占用內(nèi)存過(guò)大的話(huà)，可以考慮將這個(gè)值調(diào)大，但Redis作者建議這個(gè)值不要超過(guò)100。我們實(shí)際線(xiàn)上將這個(gè)值調(diào)大到100，觀察到CPU會(huì)增加2%左右，但對(duì)冷數(shù)據(jù)的內(nèi)存釋放速度確實(shí)有明顯的提高（通過(guò)觀察keyspace個(gè)數(shù)和used_memory大小）。

可以看出timelimit和server.hz是一個(gè)倒數(shù)的關(guān)系，也就是說(shuō)hz配置越大，timelimit就越小。換句話(huà)說(shuō)是每秒鐘期望的主動(dòng)淘汰頻率越高，則每次淘汰最長(zhǎng)占用時(shí)間就越短。這里每秒鐘的最長(zhǎng)淘汰占用時(shí)間是固定的250ms（1000000*ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC/100），而淘汰頻率和每次淘汰的最長(zhǎng)時(shí)間是通過(guò)hz參數(shù)控制的。

因此當(dāng)redis中的過(guò)期key比率沒(méi)有超過(guò)25%之前，提高h(yuǎn)z可以明顯提高掃描key的最小個(gè)數(shù)。假設(shè)hz為10，則一秒內(nèi)最少掃描200個(gè)key（一秒調(diào)用10次*每次最少隨機(jī)取出20個(gè)key），如果hz改為100，則一秒內(nèi)最少掃描2000個(gè)key；另一方面，如果過(guò)期key比率超過(guò)25%，則掃描key的個(gè)數(shù)無(wú)上限，但是cpu時(shí)間每秒鐘最多占用250ms。

當(dāng)REDIS運(yùn)行在主從模式時(shí)，只有主結(jié)點(diǎn)才會(huì)執(zhí)行上述這兩種過(guò)期刪除策略，然后把刪除操作”del key”同步到從結(jié)點(diǎn)。

if (server.active_expire_enabled  server.masterhost == NULL) // 判斷是否是主節(jié)點(diǎn) 從節(jié)點(diǎn)不需要執(zhí)行activeExpireCycle()函數(shù)。
 // 清除模式為 CYCLE_SLOW ，這個(gè)模式會(huì)盡量多清除過(guò)期鍵
 activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW);

隨機(jī)個(gè)數(shù)

redis.config.ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 決定每次循環(huán)從數(shù)據(jù)庫(kù) expire中隨機(jī)挑選值的個(gè)數(shù)

逐出算法

如果不限制 reids 對(duì)內(nèi)存使用的限制，它將會(huì)使用全部的內(nèi)存。可以通過(guò) config.memory 來(lái)指定redis 對(duì)內(nèi)存的使用量 。

下面是redis 配置文件中的說(shuō)明

543 # Set a memory usage limit to the specified amount of bytes.
 544 # When the memory limit is reached Redis will try to remove keys
 545 # according to the eviction policy selected (see maxmemory-policy).
 546 #
 547 # If Redis can't remove keys according to the policy, or if the policy is
 548 # set to 'noeviction', Redis will start to reply with errors to commands
 549 # that would use more memory, like SET, LPUSH, and so on, and will continue
 550 # to reply to read-only commands like GET.
 551 #
 552 # This option is usually useful when using Redis as an LRU or LFU cache, or to
 553 # set a hard memory limit for an instance (using the 'noeviction' policy).
 554 #
 555 # WARNING: If you have replicas attached to an instance with maxmemory on,
 556 # the size of the output buffers needed to feed the replicas are subtracted
 557 # from the used memory count, so that network problems / resyncs will
 558 # not trigger a loop where keys are evicted, and in turn the output
 559 # buffer of replicas is full with DELs of keys evicted triggering the deletion
 560 # of more keys, and so forth until the database is completely emptied.
 561 #
 562 # In short... if you have replicas attached it is suggested that you set a lower
 563 # limit for maxmemory so that there is some free RAM on the system for replica
 564 # output buffers (but this is not needed if the policy is 'noeviction').
 
將內(nèi)存使用限制設(shè)置為指定的字節(jié)。當(dāng)已達(dá)到內(nèi)存限制Redis將根據(jù)所選的逐出策略（請(qǐng)參閱maxmemory策略）嘗試刪除數(shù)據(jù)。

如果Redis無(wú)法根據(jù)逐出策略移除密鑰，或者策略設(shè)置為“noeviction”，Redis將開(kāi)始對(duì)使用更多內(nèi)存的命令（如set、LPUSH等）進(jìn)行錯(cuò)誤回復(fù)，并將繼續(xù)回復(fù)只讀命令，如GET。

當(dāng)將Redis用作LRU或LFU緩存或設(shè)置實(shí)例的硬內(nèi)存限制（使用“noeviction”策略）時(shí)，此選項(xiàng)通常很有用。

警告：如果將副本附加到啟用maxmemory的實(shí)例，則將從已用內(nèi)存計(jì)數(shù)中減去饋送副本所需的輸出緩沖區(qū)的大小，這樣，網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題/重新同步將不會(huì)觸發(fā)收回密鑰的循環(huán)，而副本的輸出緩沖區(qū)將充滿(mǎn)收回的密鑰增量，從而觸發(fā)刪除更多鍵，依此類(lèi)推，直到數(shù)據(jù)庫(kù)完全清空。

簡(jiǎn)而言之。。。如果附加了副本，建議您設(shè)置maxmemory的下限，以便系統(tǒng)上有一些空閑RAM用于副本輸出緩沖區(qū)（但如果策略為“noeviction”，則不需要此限制）。

驅(qū)逐策略的配置

Maxmemery-policy volatile-lru

當(dāng)前已用內(nèi)存超過(guò) maxmemory 限定時(shí)，觸發(fā)主動(dòng)清理策略

易失數(shù)據(jù)清理

volatile-lru：只對(duì)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key進(jìn)行LRU（默認(rèn)值）

volatile-random：隨機(jī)刪除即將過(guò)期key

volatile-ttl ： 刪除即將過(guò)期的

volatile-lfu：挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰

全部數(shù)據(jù)清理

allkeys-lru ： 刪除lru算法的key

allkeys-lfu：挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰

allkeys-random：隨機(jī)刪除

禁止驅(qū)逐

(Redis 4.0 默認(rèn)策略)

noeviction ： 永不過(guò)期，返回錯(cuò)誤當(dāng)mem_used內(nèi)存已經(jīng)超過(guò)maxmemory的設(shè)定，對(duì)于所有的讀寫(xiě)請(qǐng)求都會(huì)觸發(fā)redis.c/freeMemoryIfNeeded(void)函數(shù)以清理超出的內(nèi)存。注意這個(gè)清理過(guò)程是阻塞的，直到清理出足夠的內(nèi)存空間。所以如果在達(dá)到maxmemory并且調(diào)用方還在不斷寫(xiě)入的情況下，可能會(huì)反復(fù)觸發(fā)主動(dòng)清理策略，導(dǎo)致請(qǐng)求會(huì)有一定的延遲。

清理時(shí)會(huì)根據(jù)用戶(hù)配置的maxmemory-policy來(lái)做適當(dāng)?shù)那謇恚ㄒ话闶荓RU或TTL），這里的LRU或TTL策略并不是針對(duì)redis的所有key，而是以配置文件中的maxmemory-samples個(gè)key作為樣本池進(jìn)行抽樣清理。

maxmemory-samples在redis-3.0.0中的默認(rèn)配置為5，如果增加，會(huì)提高LRU或TTL的精準(zhǔn)度，redis作者測(cè)試的結(jié)果是當(dāng)這個(gè)配置為10時(shí)已經(jīng)非常接近全量LRU的精準(zhǔn)度了，并且增加maxmemory-samples會(huì)導(dǎo)致在主動(dòng)清理時(shí)消耗更多的CPU時(shí)間，建議：

1 盡量不要觸發(fā)maxmemory，最好在mem_used內(nèi)存占用達(dá)到maxmemory的一定比例后，需要考慮調(diào)大hz以加快淘汰，或者進(jìn)行集群擴(kuò)容。

2 如果能夠控制住內(nèi)存，則可以不用修改maxmemory-samples配置；如果Redis本身就作為L(zhǎng)RU cache服務(wù)（這種服務(wù)一般長(zhǎng)時(shí)間處于maxmemory狀態(tài)，由Redis自動(dòng)做LRU淘汰），可以適當(dāng)調(diào)大maxmemory-samples。

這里提一句，實(shí)際上redis根本就不會(huì)準(zhǔn)確的將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中最久未被使用的鍵刪除，而是每次從數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)取5個(gè)鍵并刪除這5個(gè)鍵里最久未被使用的鍵。上面提到的所有的隨機(jī)的操作實(shí)際上都是這樣的，這個(gè)5可以用過(guò)redis的配置文件中的maxmemeory-samples參數(shù)配置。

數(shù)據(jù)逐出策略配置依據(jù)

使用INFO命令輸出監(jiān)控信息，查詢(xún)緩存int和miss的次數(shù)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)優(yōu)Redis配置。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于redis 數(shù)據(jù)刪除策略和逐出算法的問(wèn)題小結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)redis 刪除策略 逐出算法內(nèi)容請(qǐng)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！