Redis作為一種高性能的鍵值存儲系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于緩存、消息中間件等場景。在Redis中，數(shù)據(jù)的過期策略和淘汰策略對于內(nèi)存管理和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹Redis的過期策略和淘汰策略，并提供相應(yīng)的例子代碼。

一、Redis的過期策略

Redis支持對鍵值對設(shè)置過期時(shí)間，當(dāng)過期時(shí)間到達(dá)時(shí)，Redis會自動(dòng)觸發(fā)過期鍵刪除策略，將過期的鍵值對從內(nèi)存中刪除以釋放內(nèi)存空間。Redis主要采用了以下幾種過期策略：

1. 定時(shí)刪除

定時(shí)刪除策略會為每個(gè)設(shè)置了過期時(shí)間的鍵創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)過期時(shí)間到達(dá)時(shí)，自動(dòng)刪除該鍵。這種策略可以確保鍵在過期時(shí)間到達(dá)時(shí)立即被刪除，但會占用大量的CPU資源，尤其是在存在大量設(shè)置了過期時(shí)間的鍵時(shí)，CPU開銷會非常高。Redis并不推薦這種策略，因?yàn)樗鼤?yán)重影響Redis的性能。

2. 惰性刪除

惰性刪除策略不會主動(dòng)刪除過期的鍵，而是在每次訪問鍵時(shí)，檢查該鍵是否過期，如果過期則刪除。這種策略對CPU友好，因?yàn)橹挥性趯?shí)際需要該鍵時(shí)才會進(jìn)行過期檢查。但是，它可能導(dǎo)致過期鍵在內(nèi)存中長時(shí)間占用空間，如果過期鍵長時(shí)間沒有被訪問，內(nèi)存將無法得到釋放。

3. 定期刪除

定期刪除策略是定時(shí)刪除和惰性刪除的一種折中方案。Redis會周期性地執(zhí)行過期鍵掃描操作，刪除其中的過期鍵。具體掃描的頻率和數(shù)量可以通過Redis的配置文件（redis.conf）中的hz參數(shù)來設(shè)置，默認(rèn)值為10，表示每秒鐘執(zhí)行10次掃描。在掃描過程中，Redis會隨機(jī)選擇一定數(shù)量的鍵進(jìn)行檢查，并刪除其中的過期鍵。這種策略既避免了惰性刪除可能導(dǎo)致的內(nèi)存占用問題，又減少了定時(shí)刪除對CPU資源的高消耗。

例子代碼

設(shè)置鍵的過期時(shí)間：

# Redis命令行設(shè)置過期時(shí)間
EXPIRE mykey 10 # 設(shè)置鍵mykey的過期時(shí)間為10秒

4. 隨機(jī)刪除

隨機(jī)刪除策略并不是Redis的默認(rèn)策略，但在某些場景下可能會使用到。它將設(shè)置過期時(shí)間的鍵放在一個(gè)字典中，并設(shè)置一個(gè)虛擬時(shí)間，每次隨機(jī)刪除字典中的一部分過期鍵。這種策略可以避免在同一時(shí)間點(diǎn)刪除過多的鍵而導(dǎo)致Redis阻塞。

二、Redis的淘汰策略

當(dāng)Redis的內(nèi)存使用達(dá)到上限時(shí)，需要按照某種策略淘汰部分?jǐn)?shù)據(jù)以釋放內(nèi)存。Redis提供了多種淘汰策略，可以在配置文件redis.conf中通過maxmemory-policy參數(shù)來設(shè)置。

1. noeviction

默認(rèn)策略，當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，新寫入操作會報(bào)錯(cuò)，但刪除和讀請求可以繼續(xù)。這種策略可以確保Redis內(nèi)存不會被其他進(jìn)程搶占，但可能會導(dǎo)致Redis進(jìn)程被強(qiáng)制殺死，數(shù)據(jù)全部丟失，因此不建議在生產(chǎn)環(huán)境中使用。

2. allkeys-lru

從所有key中使用LRU（最近最少使用）算法進(jìn)行淘汰。LRU算法通過記錄每個(gè)key的最近訪問時(shí)間，淘汰最長時(shí)間未被訪問的key。適用于緩存場景，可以確保經(jīng)常被訪問的數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中，提高緩存命中率。

3. allkeys-random

從所有key中隨機(jī)淘汰數(shù)據(jù)。這種策略不考慮key的訪問頻率或過期時(shí)間，完全隨機(jī)選擇key進(jìn)行淘汰。在不確定哪些key是熱門數(shù)據(jù)，或者對淘汰策略沒有特殊要求的情況下，可以使用這種簡單的隨機(jī)淘汰策略。

4. volatile-lru

從設(shè)置了過期時(shí)間的key中使用LRU算法進(jìn)行淘汰。這種策略只針對設(shè)置了過期時(shí)間的key進(jìn)行操作，優(yōu)先淘汰那些最近最少使用且已經(jīng)設(shè)置了過期時(shí)間的key。適用于需要設(shè)置過期時(shí)間，同時(shí)希望緩存盡可能保留熱門數(shù)據(jù)的場景。

5. volatile-random

從設(shè)置了過期時(shí)間的key中隨機(jī)淘汰。與allkeys-random類似，但這種策略只針對設(shè)置了過期時(shí)間的key進(jìn)行操作。在需要淘汰過期key，但又不希望完全依賴LRU算法的情況下，可以使用這種隨機(jī)淘汰策略。

6. volatile-ttl

在設(shè)置了過期時(shí)間的key中，淘汰過期時(shí)間剩余最短的。這種策略優(yōu)先淘汰那些即將過期的key，確保Redis存儲的數(shù)據(jù)盡可能新鮮。適用于需要快速淘汰即將過期數(shù)據(jù)的場景，比如緩存即將失效的會話信息等。

例子代碼：

設(shè)置Redis淘汰策略：

# Redis命令行設(shè)置淘汰策略
CONFIG SET maxmemory-policy volatile-lru

或者在redis.conf配置文件中設(shè)置：

maxmemory-policy volatile-lru
maxmemory 100mb # 設(shè)置Redis最大內(nèi)存限制為100MB

三、總結(jié)

Redis的過期策略和淘汰策略對于內(nèi)存管理和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。通過合理配置這些策略，可以確保Redis在內(nèi)存使用達(dá)到上限時(shí)，能夠按照預(yù)定的規(guī)則淘汰部分?jǐn)?shù)據(jù)，以釋放內(nèi)存空間。同時(shí)，通過合理的過期策略，可以確保過期的鍵值對能夠及時(shí)被刪除，避免內(nèi)存的浪費(fèi)。在實(shí)際應(yīng)用中，建議根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇最合適的過期和淘汰策略。