Redis刪除策略與逐出策略

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本文知識點 過期資料概念 資料刪除策略 逐出演算法

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#前言

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喀喀整理了一個路線圖，打造一份面試寶典，準備按照這樣的路線圖進行寫文章，後期發現沒有補充到的知識點在進行添加。也期待各位夥伴一起來幫忙補充一下。評論區見！ ❞

在這裡插入圖片描述

## #過期資料###############先來看三個key值，分別為sex、name、age。###

這三個值設定的指令為set name kaka setex age 100 24 setex sex 10 1

在redis中我們可以使用ttl來取得某個key的狀態，下面我們來使用ttl分別取得上邊name、age、sex的狀態

可以看到出來了三個值，分別為-1  775   -2

那麼這三個值給的資訊是什麼呢！

• -1 表示永久有效的資料
• 775 這個值是設定在age上，使用的指令為setex age 1000 24,表示為剩餘有效時間
• -2 表示已經過期的數據，或者是被刪除的數據，或者說是麼有定義的數據

過期資料的儲存結構

• #當我們設定一個帶有時效性的name時，redis儲存的是記憶體位址0x10101
• #然後redis會再開啟一個空間用來儲存有時效性的key
• #但是儲存方式是key對應的記憶體位址 和 過期時間那麼今天我們所說的redis刪除策略，就是刪除的這部分資料。

定時刪除

#定時刪除就是寫一個定時器，然後當key的時間過期後，定時器任務立即刪除過期的key

#優點：可想而知key到期就刪，肯定對記憶體時最友善的，節省記憶體

缺點： redis單線程的特性是所有的指令都在按照一定的順序執行。 key值到期就刪cpu的壓力就會變大，會直接影響到redis伺服器回應時間和IO

定時刪除就是用時間來換取空間

當執行完定時刪除後，key值對應的資料會被刪除，同時在過期的記憶體區裡邊也會直接刪除。

惰性刪除

#在來看這個圖當key值過期後不會直接刪除，那是什麼時候刪除呢！繼續往下看

當我們使用惰性刪除時，資料到期了也不會自動刪除，那麼他的刪除方式是，在下次在取得這個key值時，會做一個判斷，判斷這個key是否過期，如果過期了在執行刪除。

也就是說當再次執行get name時  會走一個函數expirelfNeeded()  這個函數就是判斷此key是否過期的。過期的返回nil，然後從內存在刪除

#優點：會減少一定的CPU效能，只有到必須刪除的時候才會刪除

#缺點：那肯定就是記憶體壓力大了，例如一些熱點新聞，熱點過了就基本沒人訪問了，沒有人訪問這個key就一直存在，就會出現長期佔用一定的內存空間

也就說這種方式是用空間換時間

定期刪除

#在上文中我們提及了兩個兩種刪除方式，一種是定時刪除，一種是惰性刪除。一個是用空間換時間。一個是用時間換空間。倆種方案都是比較極端的方式。那麼接下來我們就來看看定期刪除的實作方案。

先來看看redis的儲存空間，一共有預設為16個，在redis.conf裡邊有一個設定參數database這個參數控制的。每個資料庫都有自己的過期分區，裡邊儲存就是資料位址  和  資料過期時間。

實作方式

redis在啟動時，會取讀取server下的hz的值，預設為10。這個值直接在終端機上使用info server就可以查看的到

然後會每秒鐘執行server下hz次 進行serverCron()輪詢

繼續使用databasesCron對redis的16個函式庫進行挨個存取資訊

存取時候會再執行activeExpireCycel對每個expires[*]逐一進行偵測，每個執行的時間為250ms / server hz這個參數

在每個expirs[*]逐一檢測時，會隨機拿出ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC個可以進行檢測

• ##如果key逾時，直接刪除key
• 一輪中刪除的key數量>ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC*25%繼續循環該過程
• 如果一輪中刪除的key數量 25% ,檢查下一個expires[]

那麼現在問題來了，我們的250ms / hz這個時間執行完了，但是把expires的16個資料庫沒有循環完怎麼辦呢！ 下次來在循環那個函式庫呢！ 其實這個值是有存的，就是current_db這個值。這個值會記錄activeExpireCycel 下次進入那個expires[*]執行

特點1：CPU使用沒有高峰值，偵測頻率自訂設定

特點2：記憶體壓力不會很大， 長時間佔用的記憶體會被持續的清理

逐出演算法

#在上文中我們說了三種刪除策略，但這三種策略都是相對於設定了有效期限的key才會有效。

那現在我們的redis使用的記憶體不足了，就會用逐出策略來保證redis的正常使用。

redis在每次執行指令前會呼叫freeMemorylfNeeded()來偵測記憶體是否充足，當不充足時就會清理一些key，這種清除資料的策略稱為逐出策略。

redis最大可用記憶體的參數為：maxmemory  預設為0   指的是佔用實體記憶體的比例  一般設定50%就可以了

每次選取待刪除key的個數： maxmemory-samples

刪除策略：maxmemory-policy

#「下面我們來著重說明刪除策略」

• 檢測易失數據（也就是我們設定了有效期，但還沒到期的數據，就是上文expires[*]）

  • volatile-lru：挑選最近少使用的數據
  • volatile-lfu：挑選最近使用次數最少的資料
  • #volatile-ttl：挑選將要淘汰的資料
  • volatile-random：隨機選擇

接下來看一幅圖

• 9s是現在的時間

• 距離9s最長的一個key就是age

• ##使用次數最少的就是gender這個key

• 如果按照volatile-lru就會把age刪除掉

• ##如果按照volatile-lfu就會把gender刪除掉

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• 檢測全部資料

  • allkeys-lru：挑選最近少使用的資料
  • allkeys-lfu：挑選最近使用次數最少的資料
  • allkeys-random：全庫隨機刪除

• 放棄資料驅逐

  • no-enviction  ： 資料不會進行任何的刪除，直到記憶體用完，引發oom錯誤。

總結

以上就是redis對資料的刪除策略和逐出策略。

這裡就一個注意點就是在逐出策略中，易失資料指的是設定了過期時間的key，並非永久性的值。

全庫是指的全部的值，設定了過期時間和永久資料。

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