Redis 内存回收

在 RedisDB 利用两个 dict 分别来记录 key-value 和 key-TTL。

对应的源码：

typedef struct redisDb {
     dict *dict;        // 存放 key-value，也被称为 keyspace
     dict *expires;     // 存放 key-TTL
     dict *blocking_keys;  /* Keys with clients waiting for data (BLPOP)*/
     dict *ready_keys;     /* Blocked keys that received a PUSH */
     dict *watched_keys;   /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
     int id;               /* Database ID, 0~15 */   
     long long avg_ttl;    // 记录平均 TTL 时长
     unsigned long expires_cursor; // expire 检查时在 dict 中抽样的索引位置 
     list *defrag_later;         // 等待碎片整理的 key 列表
 } redisDb;

1、过期删除

当一个 key 设置过期时间时，Reids 会把 key 和过期时间 ttl 存储到过期字典expires中.

设置 key 的过期时间的命令

# 设置 key 的过期时间
 expire key seconds
 pexpire key milliseconds
 # 查看 key 的过期时间
 ttl key
 pttl key
 # 对象空转时长
 object idletime key

当查询一个 key 时，Redis 首先检查该 key 是否存在于过期字典中

• 若不在，正常读取键值对
• 若存在，获取 key 的过期时间，然后与当前系统时间比较，若比当前系统时间小，则判断 key 已过期。

当 key 过期后，需要有相应的机制将已过期的键值对删除。

1.1、过期删除策略

惰性删除

不主动删除过期 key，每次访问 key 时，都检测 key 是否过期，若过期则删除 key。

惰性删除的特点

• 优点：将检查 key 是否过期的操作分布在每一个命令操作时，占用很少的系统资源，对 cpu 时间友好
• 缺点：未访问的过期 key 长时间保留在内存中不会释放，造成内存空间的浪费

定时删除

定期从数据库中随机抽取一定数量的 key 检查是否过期，并删除其中的过期 key

• 从过期字典中随机抽取 20 个 key；
• 检查这 20 个 key 是否过期，并删除已过期的 key；
• 如果本轮检查的已过期 key 的数量，超过 5 个（20/4），也就是「已过期 key 的数量」占比「随机抽取 key 的数量」大于 25%，则继续重复步骤 1；如果已过期的 key 比例小于 25%，则停止继续删除过期 key，然后等待下一轮再检查。

同时为了保证定期删除不会出现循环过度，导致线程卡死现象。为此增加了定期删除循环流程的时间上限，默认不会超过 25ms。

定期删除的特点

• 优点：通过限制删除操作执行的时长和频率，减少删除操作对 cpu 的影响，同时也能删除一部分过期数据，减少了过期 key 对空间的无效占用
• 缺点：难以确定删除操作执行的时长和频率。执行频繁对 cpu 不友好，执行太少，无法及时释放过期 key 占用的内存。

2、内存淘汰

当 Redis 内存使用达到阈值 maxmemory 时，主动挑选部分 key 删除以释放更多的内存

配置 redis.config

maxmemory        # 访问内存上限，通常设置最大内存的一半， 
  maxmemory-policy  # 内存淘汰策略

2.1、内存淘汰策略

过期 key 范围内淘汰

• volatile-lru：最长时间没有使用
• volatile-lfu：最少次数使用
• volatile-ttl：最近要过期
• volatile-radom：随机

淘汰所有 key 范围内淘汰

• allkeys-lru
• allkeys-lfu
• allkeys-radom

禁止淘汰

• no-evicition：达到最大内存，增加数据，报错