文章目錄

• 過期鍵刪除策略
• • 定時刪除
  • 惰性刪除
  • 定期刪除
  • Redis的選擇
• 內存淘汰機制

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redis中緩存的數據是有過期時間的，當緩存數據失效時，redis會刪除過期數據以節省內存，那redis是怎樣怎樣的策略來刪除過期數據的呢？

過期鍵刪除策略

過期刪除策略通常有以下三種

• 定時刪除：在為鍵設置過期時間的同時創建一個定時器，當過期時間到來時就會觸發定時器中的處理函數，立即執行過期鍵的刪除操作
• 定期刪除：每隔一段時間就對數據庫進行一次檢查，刪除其中的過期鍵。檢查的數據庫數量及刪除的過期鍵數量由算法決定
• 惰性刪除：不會主動去刪除過期鍵。每次獲取鍵時都會判斷獲取的鍵是否過期，如果過期則刪除，沒過期則返回

其中前兩種為主動刪除策略，最后一種為被動刪除策略。下面就來談談這三種策略的優缺點以及Redis中究竟使用的哪一種

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定時刪除

定時刪除策略對于內存來說十分友好，通過定時器能夠保證過期鍵能夠在第一時間被刪除，而不會一直占用內存。

但是同樣的，它對CPU時間非常不友好。在過期鍵比較多的時候，維護大量的定時器會給CPU帶來巨大的壓力，即使過期鍵少的時候，它也會將寶貴的CPU時間用在維護定時器，以及刪除和當前任務無關的過期鍵上，對服務器的響應時間與吞吐量造成了一定的影響。

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惰性刪除

從開始的描述可以看出，惰性刪除對于CPU時間來說是最為友好的，因為我們只會在取出鍵的時候才會對其進行刪除操作，這也就保證了我們不會在執行其他任務的時候又背地里去刪除無關的過期鍵，合理的利用了CPU時間。

但是！！！也正是因為這個原因，使得它對內存極度不友好。如果一個鍵已經過期，而只要我們不去獲取這個鍵，就不會觸發過期檢查，那也就意味著他會一直占用這一塊內存而不釋放。

這意味著什么呢？如果我們有非常多的過期鍵，而這些過期鍵又恰好因為版本迭代、項目組交替，在后續版本中并沒有對其進行訪問，那么它可能永遠也不會被刪除。我們可以將這種情況當成內存泄漏中的一種，對于Redis這種內存數據庫來說，這種情況造成的后果十分嚴重

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定期刪除

定期刪除策略其實是上述兩種策略的折中選擇。

定期刪除策略相對于定時刪除策略來說，由于其每隔一段時間才進行一次刪除操作，通過限制了刪除操作的時常和頻率，大大減少了刪除操作對CPU時間的影響。

相比于惰性刪除，并且由于定期刪除過期鍵，有效地減少了過期鍵帶來的空間浪費。即兼顧了CPU，又避免了內存浪費，是兩者的折中選擇。

但是上述這些優點的前提，就是我們必須要確定一個合理的刪除操作的時長和頻率。

• 如果刪除操作過于頻繁，則又退化成了定時刪除策略，浪費了大量的CPU時間
• 如果刪除操作執行過少，則又會像惰性刪除一樣，出現大量的內存浪費問題。

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Redis的選擇

下面給出三種的效率對比

CPU：惰性刪除 > 定期刪除 > 定時刪除
內存利用率：定時刪除 > 定期刪除 > 惰性刪除

• 定時刪除占用太多CPU時間，影響服務器的吞吐量和性能，但是很好的避免了內存浪費
• 惰性刪除浪費太多內存，有內存泄漏的風險，但是卻保證了CPU的效率
• 定期刪除屬于前兩種的折中，既保證了CPU時間的合理利用，又避免了內存的浪費

為了能夠在合理利用CPU時間與避免浪費內存空間之間取得平衡，Redis同時使用了惰性刪除和定期刪除。

這樣的搭配雖然保證了Redis強大的吞吐量以及響應速度，但是卻存在因為沒有定時刪除機制，所以存在著內存浪費問題。

由于Redis中通常存儲的數據量十分龐大，這就導致了定期刪除每次只能抽取其中的一部分進行刪除，倘若有一部分過期鍵一直沒有被抽取到，并且我們也一直沒有訪問它來觸發惰性刪除，這個過期鍵就會一直存在內存中，如果不進行處理，就可能導致內存耗盡。

為了解決這個問題，Redis又引入了內存淘汰機制

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內存淘汰機制

當Redis的內存占用過高時，如果內存不足以容納新寫入的數據，就會通過某種機制來刪除一部分鍵，來減少當前占用的內存，這就是內存淘汰機制。

當前Redis提供了8種內存淘汰策略，除卻之前的6種，還有兩種Redis4.0后新增的LFU模式：volatile-lfu以及allkeys-lfu

名稱作用

volatile-lru	在已設置過期時間的key中，挑選最近最少使用的key淘汰
volatile-lfu	在已設置過期時間的key中，挑選最不經常使用的key淘汰
volatile-ttl	在已設置過期時間的key中，挑選將要過期的key淘汰
volatile-random	在已設置過期時間的key中，隨機挑選key淘汰
allkeys-lru	在所有key中，挑選最近最少使用的key淘汰
allkeys-lfu	在所有key中， 挑選最不經常使用的key淘汰
allkeys-random	在所有key中，隨機挑選key淘汰
no-eviction	當內存不足以寫入新數據時，寫入操作會報錯，并且不會淘汰數據(不常用)

乍一看策略很多很難記，其實總共就是四種不同的淘汰策略，以及兩種key的選擇范圍

選擇范圍

• allkeys：淘汰的范圍為所有的key
• volatile：淘汰的范圍為已設置過期時間的key

淘汰策略

• LRU：Least recently used，即淘汰最近最少使用的key
• LFU：Least Frequently Used，即淘汰最不經常使用的key
• TTL：Time To Live，即淘汰生命時間最短，即將要過期的key
• Random：隨機淘汰

其中LRU和LFU較為常用，如果有想了解其算法原理的，可以看看我的往期博客
高級數據結構與算法 | LRU緩存機制（Least Recently Used）
高級數據結構與算法 | LFU緩存機制（Least Frequently Used）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Redis 过期键删除策略、内存淘汰机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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