Redis這個記憶體回收，確實有點牛逼！！！

阿新 • • 發佈：2022-12-08

1. 過期 key 處理

Redis 之所以效能強，最主要的原因就是基於記憶體儲存。然而單節點的 Redis 其記憶體大小不宜過大，會影響持久化或主從同步效能。

我們可以通過修改配置檔案來設定 Redis 的最大記憶體：

maxmemory 1gb

當記憶體使用達到上限時，就無法儲存更多資料了。為了解決這個問題，Redis 提供了一些策略實現記憶體回收：

先要了解的是：redis 是一個儲存鍵值資料庫系統，那它原始碼中是如何儲存所有鍵值對的呢？

Redis 本身是一個典型的 key-value 記憶體儲存資料庫，因此所有的 key、value 都儲存在之前學習過的 Dict 結構中。不過在其 database 結構體中，有兩個 Dict：一個用來記錄 key-value；另一個用來記錄 key-TTL。

內部結構

dict 是 hash 結構，用來存放所有的鍵值對
expires 也是 hash 結構，用來存放所有設定了過期時間的鍵值對，不過它的 value 值是過期時間

這裡有兩個問題需要我們思考：

Redis 是如何知道一個 key 是否過期呢？
利用兩個 Dict 分別記錄 key-value 對及 key-ttl 對，是不是 TTL 到期就立即刪除了呢？

總結：Redis的過期刪除策略就是：惰性刪除和定期刪除兩種策略配合使用

惰性刪除

惰性刪除：顧明思議並不是在 TTL 到期後就立刻刪除，而是在訪問一個 key 的時候，檢查該 key 的存活時間，如果已經過期才執行刪除。

週期刪除

週期刪除：顧明思議是通過一個定時任務，週期性的抽樣部分過期的 key，然後執行刪除。執行週期有兩種：

Redis 服務初始化函式 initServer () 中設定定時任務，按照 server.hz 的頻率來執行過期 key 清理，模式為 SLOW
Redis 的每個事件迴圈前會呼叫 beforeSleep () 函式，執行過期 key 清理，模式為 FAST

SLOW 模式規則：

執行頻率受 server.hz 影響，預設為 10，即每秒執行 10 次，每個執行週期 100ms。
執行清理耗時不超過一次執行週期的 25%. 預設 slow 模式耗時不超過 25ms
逐個遍歷 db，逐個遍歷 db 中的 bucket，抽取 20 個 key 判斷是否過期

如果沒達到時間上限（25ms）並且過期 key 比例大於 10%，再進行一次抽樣，否則結束

FAST 模式規則（過期 key 比例小於 10% 不執行）：

執行頻率受 beforeSleep () 呼叫頻率影響，但兩次 FAST 模式間隔不低於 2ms
執行清理耗時不超過 1ms
逐個遍歷 db，逐個遍歷 db 中的 bucket，抽取 20 個 key 判斷是否過期
如果沒達到時間上限（1ms）並且過期 key 比例大於 10%，再進行一次抽樣，否則結束

2記憶體淘汰策略

①、設定Redis最大記憶體

　　在配置檔案redis.conf 中，可以通過引數 maxmemory 來設定最大記憶體：

不設定該引數預設是無限制的，但是通常會設定其為實體記憶體的四分之三

②、設定記憶體淘汰方式

當現有記憶體大於 maxmemory 時，便會觸發redis主動淘汰記憶體方式，通過設定 maxmemory-policy

有如下幾種淘汰方式：

volatile-lru：設定了過期時間的key使用LRU演算法淘汰；
allkeys-lru：所有key使用LRU演算法淘汰；
volatile-lfu：設定了過期時間的key使用LFU演算法淘汰；
allkeys-lfu：所有key使用LFU演算法淘汰；
volatile-random：設定了過期時間的key使用隨機淘汰；
allkeys-random：所有key使用隨機淘汰；
volatile-ttl：設定了過期時間的key根據過期時間淘汰，越早過期越早淘汰；
noeviction：預設策略，當記憶體達到設定的最大值時，所有申請記憶體的操作都會報錯(如set,lpush等)，只讀操作如get命令可以正常執行；

比較容易混淆的有兩個：

LRU（Least Recently Used），最少最近使用。用當前時間減去最後一次訪問時間，這個值越大則淘汰優先順序越高。

LFU（Least Frequently Used），最少頻率使用。會統計每個 key 的訪問頻率，值越小淘汰優先順序越高。

* LRU、LFU和volatile-ttl都是近似隨機演算法；

使用下面的引數maxmemory-policy配置淘汰策略：

#配置檔案
maxmemory-policy noeviction
 
#命令列
127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy
1) "maxmemory-policy"
2) "noeviction"
127.0.0.1:6379> config set maxmemory-policy allkeys-random
OK
127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy
1) "maxmemory-policy"
2) "allkeys-random"

Redis 的資料都會被封裝為 RedisObject 結構：

LFU 的訪問次數之所以叫做邏輯訪問次數，是因為並不是每次 key 被訪問都計數，而是通過運算：