LFU VS LRU

LFU：least frequntly used，按最近的訪問頻率淘汰，比LRU更加精準的表示了一個key的被訪問熱度。

redis物件的熱度

redis的所有物件頭結構中都有一個24bit的欄位，用來記錄物件的熱度。

typedef struct redisObject {
	unsigned type:4; // 物件型別如 zset,set,hash等
	unsigned encoding:4 // 物件編碼如ziplist,intset,skiplist等
	unsigned lru:24; // 物件的熱度
	int refcount; // 引用計數
	void *ptr // 物件的body
}robj
 

LRU

Least Recently Used

在 LRU 模式下， lru 欄位儲存的是 Redis 時鐘 server.lruclocko Redis 時鐘是一個24bit 的整數，預設是 Unix 時間戳對 2^24 取模的結果，大約 97 天清零一次 。當某個 key被訪問一次，它的物件頭結構的 lru欄位值就會被更新為 server.lruclock。

如果 server.lruclock 沒有折返(對 2^24 取模〉，它就是一直遞增的，這意昧著對 象的 lru欄位不會超過 server.lruclock的值。下方左圖

如果超過了，說明 server.lruclock折返了。 通過這個邏輯就可以精準計算出物件多長時間沒有被訪問一一即“物件的空閒時間”。（ 下方右圖有些問題，lru不可能超過max的，小於等於max）

LFU

在LFU模式下，lru欄位用來儲存兩個值，分別是ldt(last decrement time)16bit和logc(logistic counter)8bit

loge 是 8 個 bit，用來儲存訪問頻次，因為 8 個 bit 能表示的最大整數值為 255，儲存頻次肯定遠遠不夠，所以這 8 個 bit 儲存的是頻次的對數值，並且這個 值還會隨時間衰減，如果它的值比較小，那麼就很容易被回收。為了確保新建立的 物件不被回收，新物件的這 8 個 bit 會被初始化為一個大於零的值 LFU_INIT_VAL(預設是=5) 。

ldt 是 16 個 bit，用來儲存上一次 loge 的更新時間

ldt不是在物件被訪問時更新的，而是在redis的淘汰邏輯進行時更新的，每次淘汰都是採用隨機策略， 隨機挑選若干個 key，更新這個 key 的“熱度”，淘汰掉“熱度”最低的 key。因為 Redis 採用的是隨機演算法，如果 key 比較多的話，那麼 ldt 更新得可能會比較慢。不 過既然它是分鐘級別的精度，也沒有必要更新得過於頻繁。

ldt 更新的同時也會一同衰減 loge 的值。衰減也有特定的演算法。

總而言之，就是通過logc和ldt相互結合，可以獲得某個鍵的使用頻率。

快取時間戳

redis每一次獲取系統時 間戳都是一次系統呼叫， 系統呼叫相對來說是比較費時間的，作為單執行緒的Redis承 受不起，所以它需要對時間進行快取，獲取時間都是從快取中直接拿。

惰性刪除

共享機制

127.0.0.1:6379> sadd heat wade bosh james
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd cavs irving love james
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sunionstore players heat cavs
(integer) 5
127.0.0.1:6379> smembers players
1) "wade"
2) "bosh"
3) "james"
4) "love"
5) "irving"

新的集合包含了舊集合的所有元素，裡面有一個trick，底層的字串物件被共享了。

為什麼物件共享是懶惰刪除的最大障礙呢，因為懶惰刪除相當於徹底砍掉某個樹枝，將它扔到非同步刪除佇列裡去，這裡是徹底刪除，如果底層的物件是被共享的，就不是徹底刪除，下圖就不是徹底刪除。

為了支援懶惰刪除，就必須實現無共享設計。

非同步刪除的實現

主執行緒將刪除任務傳遞給非同步執行緒，他是通過一個普通的雙向連結串列實現的，因為連結串列需要支援多執行緒併發操作，所以需要有鎖來保護。

執行懶惰刪除時， Redis 將刪除操作的相關引數封裝成一個 bio_job 結構，然後 追加到連結串列尾部。非同步執行緒通過遍歷連結串列摘取 job 元素來挨個執行非同步任務 。

佇列安全

前面提到任務佇列是個不安全的雙向連結串列 ， 需要使用鎖來保護它。當主執行緒 將任務追加到佇列之前需要給它加鎖，追加完畢後，再釋放鎖，還需要喚醒非同步線 程一一 如果其在休眠的話。

非同步執行緒需要對任務佇列進行輪詢處理，依次從連結串列表頭摘取元素逐個處理 。 摘取元素的時候也需要加鎖，摘出來之後再解鎖。如果一個元素都沒有，它需要等待， 直到主執行緒來喚醒它繼續工作。