Redis5.0数据淘汰策略详解(最新版本,面试常问)

简介: 作为一个内存数据库,redis在内存空间不足的时候,为了保证命中率,就会选择一定的数据淘汰策略,这篇文章主要讲解常见的几种内存淘汰策略。和我们操作系统中的页面置换算法类似。

一、参数设置


我们的redis数据库的最大缓存、主键失效、淘汰机制等参数都是通过配置文件来配置的。这个文件是我们的redis.config文件,我们的redis装在了/usr/local/redis目录下,所以配置文件也在这里。首先说明一下我使用的redis是5。也是目前最新的版本。


1、最大内存参数

v2-646134395f65379e0f3b6b0d31c3a7a0_1440w.jpg关键的配置就在最下面,我们可以设置多少个字节。默认是关闭的。


2、内存淘汰策略

v2-7ec5e55aeb286c7b31ddf49d108476cc_1440w.jpg

不同于之前的版本,redis5.0为我们提供了八个不同的内存置换策略。很早之前提供了6种。


(1)volatile-lru:从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰。


(2)volatile-ttl:从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰。


(3)volatile-random:从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰。


(4)volatile-lfu:从已设置过期时间的数据集挑选使用频率最低的数据淘汰。


(5)allkeys-lru:从数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰


(6)allkeys-lfu:从数据集中挑选使用频率最低的数据淘汰。


(7)allkeys-random:从数据集(server.db[i].dict)中任意选择数据淘汰


(8) no-enviction(驱逐):禁止驱逐数据,这也是默认策略。意思是当内存不足以容纳新入数据时,新写入操作就会报错,请求可以继续进行,线上任务也不能持续进行,采用no-enviction策略可以保证数据不被丢失。


这八种大体上可以分为4中,lru、lfu、random、ttl。


二、淘汰机制的实现


1、删除失效主键


既然是淘汰,那就需要把这些数据给删除,然后保存新的。Redis 删除失效主键的方法主要有两种:


(1)消极方法(passive way),在主键被访问时如果发现它已经失效,那么就删除它。redis在实现GET、MGET、HGET、LRANGE等所有涉及到读取数据的命令时都会调用 expireIfNeeded,它存在的意义就是在读取数据之前先检查一下它有没有失效,如果失效了就删除它。

1int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
 2    //获取主键的失效时间
 3    long long when = getExpire(db,key);
 4    //假如失效时间为负数,说明该主键未设置失效时间(失效时间默认为-1),直接返回0
 5    if (when < 0) return 0;
 6    //假如Redis服务器正在从RDB文件中加载数据,暂时不进行失效主键的删除,直接返回0
 7    if (server.loading) return 0;
 8    /*假如当前的Redis服务器是作为Slave运行的,那么不进行失效主键的删除,因为Slave
 9    上失效主键的删除是由Master来控制的,但是这里会将主键的失效时间与当前时间进行
10    一下对比,以告知调用者指定的主键是否已经失效了*/
11    if (server.masterhost != NULL) {
12        return mstime() > when;
13    }
14    /*如果以上条件都不满足,就将主键的失效时间与当前时间进行对比,如果发现指定的主键
15    还未失效就直接返回0*/
16    if (mstime() <= when) return 0;
17    /*如果发现主键确实已经失效了,那么首先更新关于失效主键的统计个数,然后将该主键失
18    效的信息进行广播,最后将该主键从数据库中删除*/
19    server.stat_expiredkeys++;
20    propagateExpire(db,key);
21    return dbDelete(db,key);
22}

expireIfNeeded函数中调用的另外一个函数propagateExpire,这个函数用来在正式删除失效主键,并且广播告诉其他地方,目的地有俩:AOF文件,将删除失效主键的这一操作以DEL Key的标准命令格式记录下来;另一个就是发送到当前Redis服务器的所有Slave,同样将删除失效主键的这一操作以DEL Key的标准命令格式告知这些Slave删除各自的失效主键。

1void propagateExpire(redisDb *db, robj *key) {
 2    robj *argv[2];
 3    //shared.del是在Redis服务器启动之初就已经初始化好的一个常用Redis对象,即DEL命令
 4    argv[0] = shared.del;
 5    argv[1] = key;
 6    incrRefCount(argv[0]);
 7    incrRefCount(argv[1]);
 8    //检查Redis服务器是否开启了AOF,如果开启了就为失效主键记录一条DEL日志
 9    if (server.aof_state != REDIS_AOF_OFF)
10        feedAppendOnlyFile(server.delCommand,db->id,argv,2);
11    /*检查Redis服务器是否拥有Slave,如果是就向所有Slave发送DEL失效主键的命令,这就是
12    上面expireIfNeeded函数中发现自己是Slave时无需主动删除失效主键的原因了,因为它
13    只需听从Master发送过来的命令就OK了*/
14    if (listLength(server.slaves))
15        replicationFeedSlaves(server.slaves,db->id,argv,2);
16    decrRefCount(argv[0]);
17    decrRefCount(argv[1]);
18}

(2)积极方法(active way),周期性地探测,发现失效就删除。消极方法的缺点是,如果key 迟迟不被访问,就会占用很多内存空间,所以才有积极方式。


(3)主动删除:当内存超过maxmemory限定时,触发主动清理策略,该策略由启动参数的配置决定


主键具体的失效时间全部都维护在expires这个字典表中:

1typedef struct redisDb {
2  dict *dict; //key-value
3  dict *expires;  //维护过期key
4  dict *blocking_keys;
5  dict *ready_keys;
6  dict *watched_keys;
7  int id;
8} redisDb;

2、淘汰数据的量


既然是淘汰数据,那么淘汰多少合适呢?


为了避免频繁的触发淘汰策略,每次会淘汰掉一批数据,淘汰的数据的大小其实是和置换的大小来确定的,如果置换的数据量大,淘汰的肯定也多。


3、置换策略是如何工作


理解置换策略的执行方式是非常重要的,比如:


(1)客户端执行一条新命令,导致数据库需要增加数据(比如set key value)


(2)Redis会检查内存使用,如果内存使用超过maxmemory,就会按照置换策略删除一些key



(3)新的命令执行成功

OK,redis数据淘汰策略就先到这,版本使用的是最新的5。可能会和3不同。



相关文章
|
8月前
|
存储 缓存 NoSQL
Redis常见面试题全解析
Redis面试高频考点全解析:从过期删除、内存淘汰策略,到缓存雪崩、击穿、穿透及BigKey问题,深入原理与实战解决方案,助你轻松应对技术挑战,提升系统性能与稳定性。(238字)
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
|
9月前
|
存储 缓存 NoSQL
工作 10 年!Redis 内存淘汰策略 LRU 和传统 LRU 差异,还傻傻分不清
小富带你深入解析Redis内存淘汰机制:LRU与LFU算法原理、实现方式及核心区别。揭秘Redis为何采用“近似LRU”,LFU如何解决频率老化问题,并结合实际场景教你如何选择合适策略,提升缓存命中率。
1274 3
|
10月前
|
存储 缓存 人工智能
Redis六大常见命令详解:从set/get到过期策略的全方位解析
本文将通过结构化学习路径,帮助读者实现从命令语法掌握到工程化实践落地的能力跃迁,系统性提升 Redis 技术栈的应用水平。
|
11月前
|
存储 NoSQL 定位技术
Redis数据类型面试给分情况
Redis常见数据类型包括:string、hash、list、set、zset(有序集合)。此外还包含高级结构如bitmap、hyperloglog、geo。不同场景可选用合适类型,如库存用string,对象存hash,列表用list,去重场景用set,排行用zset,签到用bitmap,统计访问量用hyperloglog,地理位置用geo。
530 5
|
12月前
|
存储 监控 NoSQL
流量洪峰应对术:Redis持久化策略与内存压测避坑指南
本文深入解析Redis持久化策略与内存优化技巧,涵盖RDB快照机制、AOF重写原理及混合持久化实践。通过实测数据揭示bgsave内存翻倍风险、Hash结构内存节省方案,并提供高并发场景下的主从复制冲突解决策略。结合压测工具链构建与故障恢复演练,总结出生产环境最佳实践清单。
485 9
|
10月前
|
存储 NoSQL 算法
应对Redis中的并发冲突:有效解决策略
以上策略各有优劣:乐观锁和悲观锁控制得当时可以很好地解决并发问题;发布/订阅模式提高了实时响应能力;Lua脚本和Redis事务保证了命令序列的原子性;分布式锁适合跨节点的并发控制;限流措施和持久化配置从系统设计层面减少并发风险;数据分片通过架构上的优化减轻单个Redis节点的负担。正确选择适合自己应用场景的策略,是解决Redis并发冲突的关键。
425 0
|
12月前
|
缓存 NoSQL Java
Java Redis 面试题集锦 常见高频面试题目及解析
本文总结了Redis在Java中的核心面试题,包括数据类型操作、单线程高性能原理、键过期策略及分布式锁实现等关键内容。通过Jedis代码示例展示了String、List等数据类型的操作方法,讲解了惰性删除和定期删除相结合的过期策略,并提供了Spring Boot配置Redis过期时间的方案。文章还探讨了缓存穿透、雪崩等问题解决方案,以及基于Redis的分布式锁实现,帮助开发者全面掌握Redis在Java应用中的实践要点。
625 6
|
12月前
|
消息中间件 监控 NoSQL
利用RabbitMQ与Redis实现消息的延迟传递的策略
这个系统就如同一个无懈可击的邮局,无论天气如何变换,它都能确保每一封信准时送达。通过巧妙地运用RabbitMQ的DLX和Redis的Sorted Sets,我们搭建了一座桥梁,让即时和延迟消息的传递高效且无缝对接。
214 3
|
12月前
|
存储 缓存 NoSQL
告别数据僵尸!Redis实现自动清理过期键值对
在数据激增的时代,Redis如同内存管理的智能管家,支持键值对的自动过期功能,实现“数据保鲜”。通过`EXPIRE`设定生命倒计时、`TTL`查询剩余时间,结合惰性删除与定期清理策略,Redis高效维护内存秩序。本文以Python实战演示其过期机制,并提供最佳实践指南,助你掌握数据生命周期管理的艺术,让数据优雅退场。
616 0