四、Redis过期删除与内存淘汰
四、Redis过期删除与内存淘汰
1. Redis使用的过期删除策略是什么——惰性删除+定期删除
Redis是可以对key设置过期时间的，因此需要有相应的机制将已过期的键值对删除，而这个工作就是过期键值删除策略
每当我们对一个key设置了过期时间的时候，Redis会把该key带上过期时间存储到一个过期字典中，也就是说「过期字典」保存了数据库中所有key的过期时间
当我们查询一个key时，redis首先检查该key是否存在于过期字典中：
- 如果不在，则正常读取键值
- 如果存在，则会获取该key的过期时间，然后与当前的系统时间进行比对，如果比系统时间大，那就没过期，否则判定该key过期
Redis的过期策略是「惰性删除+定期删除」这两种策略的配合使用
1.1 什么是惰性删除策略？
惰性删除的做法是，不主动删除，每次从数据库访问key时，都检测key是否过期，如果过期则删除该key
惰性删除的流程图如下：
惰性删除策略优点：
- 因为每次访问的时候，才会检查key是否过期，所以此策略只会使用很少的系统资源，因此，惰性删除策略对CPU时间最友好
惰性删除策略的缺点：
- 如果一个key已经过期，而这个key又仍然保存在数据库中，那么只要这个过期key一直没有被访问，它所占用的空间就不会被释放，造成了一定的内存空间浪费。所以惰性删除对内存不友好
1.2 什么是定期删除策略？
定期删除策略的做法是，每隔一段时间「随机」从数据库中取出一定数量的key进行检查，并删除其中的过期key
Redis的定期删除流程：
- 从过期字典中随机抽取20个key
- 检查者20个key是否已经过期，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（25%），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。如果小于25%，则停止继续删除过期key，等待下一轮检查
可以看到，定期删除是一个循环的流程。那redis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线25ms
定期删除的流程如下：
定期删除策略的优点：
- 通过限制删除操作执行的时长和频率，来减少删除操作对CPU的影响，同时也能删除一部分过期的数据减少了过期键堆空间的无效占用
定期删除策略的缺点：
- 难以确定删除执行的时长和频率。如果执行的太频繁，就会对CPU不友好，如果执行的太少那又和惰性删除一样了，过期key的空间不会及时得到释放
在真正使用的时候，redis选择「惰性删除+定期删除」这两种策略配合使用
2. Redis持久化时，对过期的键会如何处理？
redis持久化分为AOF和RDB两种方式，下面分别来看过期键在这两种格式中呈现的状态
2.1 RDB
RDB文件分为两个阶段，RDB文件生成阶段和加载阶段
- RDB文件生成阶段：从内存状态持久化成RDB文件的时候，会对KEY进行过期检查，过期的「键」不会被保存到新的RDB文件中，因此redis中的过期键不会对生成新RDB文件产生任何影响
- RDB加载阶段：RDB加载阶段时，如果redis是主服务器模式运行的话，程序会对文件中保存的键进行检查，过期键「不会」被载入到数据库中，所以过期键不会对载入RDB文件的主服务器造成影响
2.2 AOF
AOF文件分为两个阶段，AOF文件写入阶段和AOF文件重写阶段
- AOF文件写入阶段：当Redis以AOF模式持久化时，如果数据库某个过期键还没被删除，那么AOF文件会保留这个过期键，当此过期键被删除后，redis会向AOF文件追加一条DEL命令来显式地删除该键值
- AOF重写阶段：执行AOF重写时，会对redis中的键值进行检查，已过期的键不会被保存到重写后的AOF文件中，因此不会对AOF重写造成任何影响
3. Redis主从模式中，对过期键会如何处理？
当Redis运行在主从模式下时，从库不会进行过期扫描，从库对过期的处理是被动的。也就是即使从库中的key过期了，如果有客户端访问从库时，依然可以得到key对应的值，像未过期的键值对一样返回
从库的过期键处理依靠主服务器控制，主库在key到期时，会在AOF文件里加一条del指令，同步到所有的从库，从库执行这条del指令来删除过期的key
4. Redis的内存满了，会发生什么？——内存淘汰策略
在Redis的运行达到了某个阈值，就会触发内存淘汰机制，这个阈值就是我们设置的最大运行内存，在redis配置文件中可以找到，maxmemory
4.1 Redis内存淘汰策略有哪些？
redis的淘汰策略总共有8种，8种策略大体分为「不进行数据淘汰」和「进行数据淘汰」两类策略
4.1.1 不进行数据淘汰策略
noevicition：它表示当运行内存超过最大设置内存时，不淘汰任何数据，而是不再提供服务直接返回错误
4.1.2 进行数据淘汰策略
可以细分为「在设置了过期时间的数据中进行淘汰」和「在所有数据阀内屋内进行淘汰」两类策略。
- 在设置了过期时间的数据中进行淘汰：
- volatile-random：随机淘汰设置了过期时间的任意键值；
- volatile-ttl：优先淘汰更早过期的键值
- volatile-lru：淘汰所有设置了过期时间的键值中，最久未使用的键值
- volatile-lfu：淘汰所有设置了过期的键值中，最少使用的键值
- 在所有数据范围内进行淘汰：
- allkeys-random：随机淘汰任意键值
- allkeys-lru：淘汰整个键值中最久未使用的键值
- allkeys-lfu：淘汰整个键值中最少使用的键值