前言

Redis 的「內(nèi)存淘汰策略」和「過(guò)期刪除策略」，很多小伙伴容易混淆，這兩個(gè)機(jī)制雖然都是做刪除的操作，但是觸發(fā)的條件和使用的策略都是不同的。

今天就跟大家理一理，「內(nèi)存淘汰策略」和「過(guò)期刪除策略」。

話不多說(shuō)，發(fā)車！

過(guò)期刪除策略

Redis 是可以對(duì) key 設(shè)置過(guò)期時(shí)間的，因此需要有相應(yīng)的機(jī)制將已過(guò)期的鍵值對(duì)刪除，而做這個(gè)工作的就是過(guò)期鍵值刪除策略。

如何設(shè)置過(guò)期時(shí)間？

先說(shuō)一下對(duì) key 設(shè)置過(guò)期時(shí)間的命令。 設(shè)置 key 過(guò)期時(shí)間的命令一共有 4 個(gè)：

• expire ：設(shè)置 key 在 n 秒后過(guò)期，比如 expire key 100 表示設(shè)置 key 在 100 秒后過(guò)期；
• pexpire ：設(shè)置 key 在 n 毫秒后過(guò)期，比如 pexpire key2 100000 表示設(shè)置 key2 在 100000 毫秒（100 秒）后過(guò)期。
• expireat ：設(shè)置 key 在某個(gè)時(shí)間戳（精確到秒）之后過(guò)期，比如 expireat key3 1655654400 表示 key3 在時(shí)間戳 1655654400 后過(guò)期（精確到秒）；
• pexpireat ：設(shè)置 key 在某個(gè)時(shí)間戳（精確到毫秒）之后過(guò)期，比如 pexpireat key4 1655654400000 表示 key4 在時(shí)間戳 1655654400000 后過(guò)期（精確到毫秒）

當(dāng)然，在設(shè)置字符串時(shí)，也可以同時(shí)對(duì) key 設(shè)置過(guò)期時(shí)間，共有 3 種命令：

• set ex ：設(shè)置鍵值對(duì)的時(shí)候，同時(shí)指定過(guò)期時(shí)間（精確到秒）；
• set px ：設(shè)置鍵值對(duì)的時(shí)候，同時(shí)指定過(guò)期時(shí)間（精確到毫秒）；
• setex ：設(shè)置鍵值對(duì)的時(shí)候，同時(shí)指定過(guò)期時(shí)間（精確到秒）。

如果你想查看某個(gè) key 剩余的存活時(shí)間，可以使用 TTL 命令。

# 設(shè)置鍵值對(duì)的時(shí)候，同時(shí)指定過(guò)期時(shí)間位 60 秒
> setex key1 60 value1
OK# 查看 key1 過(guò)期時(shí)間還剩多少
> ttl key1
(integer) 56
> ttl key1
(integer) 52

如果突然反悔，取消 key 的過(guò)期時(shí)間，則可以使用 PERSIST 命令。

# 取消 key1 的過(guò)期時(shí)間
> persist key1
(integer) 1# 使用完 persist 命令之后，
# 查下 key1 的存活時(shí)間結(jié)果是 -1，表明 key1 永不過(guò)期 
> ttl key1 
(integer) -1

如何判定 key 已過(guò)期了？

每當(dāng)我們對(duì)一個(gè) key 設(shè)置了過(guò)期時(shí)間時(shí)，Redis 會(huì)把該 key 帶上過(guò)期時(shí)間存儲(chǔ)到一個(gè)過(guò)期字典（expires dict）中，也就是說(shuō)「過(guò)期字典」保存了數(shù)據(jù)庫(kù)中所有 key 的過(guò)期時(shí)間。

過(guò)期字典存儲(chǔ)在 redisDb 結(jié)構(gòu)中，如下：

typedef struct redisDb {dict *dict;    /* 數(shù)據(jù)庫(kù)鍵空間，存放著所有的鍵值對(duì) */dict *expires; /* 鍵的過(guò)期時(shí)間 */....
} redisDb;

過(guò)期字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下：

• 過(guò)期字典的 key 是一個(gè)指針，指向某個(gè)鍵對(duì)象；
• 過(guò)期字典的 value 是一個(gè) long long 類型的整數(shù)，這個(gè)整數(shù)保存了 key 的過(guò)期時(shí)間；

過(guò)期字典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

字典實(shí)際上是哈希表，哈希表的最大好處就是讓我們可以用 O(1) 的時(shí)間復(fù)雜度來(lái)快速查找。當(dāng)我們查詢一個(gè) key 時(shí)，Redis 首先檢查該 key 是否存在于過(guò)期字典中：

• 如果不在，則正常讀取鍵值；
• 如果存在，則會(huì)獲取該 key 的過(guò)期時(shí)間，然后與當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，如果比系統(tǒng)時(shí)間大，那就沒(méi)有過(guò)期，否則判定該 key 已過(guò)期。

過(guò)期鍵判斷流程如下圖所示：

過(guò)期刪除策略有哪些？

在說(shuō) Redis 過(guò)期刪除策略之前，先跟大家介紹下，常見(jiàn)的三種過(guò)期刪除策略：

• 定時(shí)刪除；
• 惰性刪除；
• 定期刪除；

接下來(lái)，分別分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

1. 定時(shí)刪除策略是怎么樣的？

定時(shí)刪除策略的做法是，在設(shè)置 key 的過(guò)期時(shí)間時(shí)，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)事件，當(dāng)時(shí)間到達(dá)時(shí)，由事件處理器自動(dòng)執(zhí)行 key 的刪除操作。

定時(shí)刪除策略的優(yōu)點(diǎn)：

可以保證過(guò)期 key 會(huì)被盡快刪除，也就是內(nèi)存可以被盡快地釋放。因此，定時(shí)刪除對(duì)內(nèi)存是最友好的。
定時(shí)刪除策略的缺點(diǎn)：

在過(guò)期 key 比較多的情況下，刪除過(guò)期 key 可能會(huì)占用相當(dāng)一部分 CPU 時(shí)間，在內(nèi)存不緊張但 CPU 時(shí)間緊張的情況下，將 CPU 時(shí)間用于刪除和當(dāng)前任務(wù)無(wú)關(guān)的過(guò)期鍵上，無(wú)疑會(huì)對(duì)服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間和吞吐量造成影響。所以，定時(shí)刪除策略對(duì) CPU 不友好。

2. 惰性刪除策略是怎么樣的？

惰性刪除策略的做法是，不主動(dòng)刪除過(guò)期鍵，每次從數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn) key 時(shí)，都檢測(cè) key 是否過(guò)期，如果過(guò)期則刪除該 key。

惰性刪除策略的優(yōu)點(diǎn)：

因?yàn)槊看卧L問(wèn)時(shí)，才會(huì)檢查 key 是否過(guò)期，所以此策略只會(huì)使用很少的系統(tǒng)資源，因此，惰性刪除策略對(duì) CPU 時(shí)間最友好。
惰性刪除策略的缺點(diǎn)：

如果一個(gè) key 已經(jīng)過(guò)期，而這個(gè) key 又仍然保留在數(shù)據(jù)庫(kù)中，那么只要這個(gè)過(guò)期 key 一直沒(méi)有被訪問(wèn)，它所占用的內(nèi)存就不會(huì)釋放，造成了一定的內(nèi)存空間浪費(fèi)。所以，惰性刪除策略對(duì)內(nèi)存不友好。

3. 定期刪除策略是怎么樣的？

定期刪除策略的做法是，每隔一段時(shí)間「隨機(jī)」從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一定數(shù)量的 key 進(jìn)行檢查，并刪除其中的過(guò)期key。

定期刪除策略的優(yōu)點(diǎn)：

通過(guò)限制刪除操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率，來(lái)減少刪除操作對(duì) CPU 的影響，同時(shí)也能刪除一部分過(guò)期的數(shù)據(jù)減少了過(guò)期鍵對(duì)空間的無(wú)效占用。
定期刪除策略的缺點(diǎn)：

內(nèi)存清理方面沒(méi)有定時(shí)刪除效果好，同時(shí)沒(méi)有惰性刪除使用的系統(tǒng)資源少。
難以確定刪除操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率。如果執(zhí)行的太頻繁，定期刪除策略變得和定時(shí)刪除策略一樣，對(duì)CPU不友好；如果執(zhí)行的太少，那又和惰性刪除一樣了，過(guò)期 key 占用的內(nèi)存不會(huì)及時(shí)得到釋放。

Redis 過(guò)期刪除策略是什么？

前面介紹了三種過(guò)期刪除策略，每一種都有優(yōu)缺點(diǎn)，僅使用某一個(gè)策略都不能滿足實(shí)際需求。

所以， Redis 選擇「惰性刪除+定期刪除」這兩種策略配和使用，以求在合理使用 CPU 時(shí)間和避免內(nèi)存浪費(fèi)之間取得平衡。

1. Redis 是怎么實(shí)現(xiàn)惰性刪除的？

Redis 的惰性刪除策略由 db.c 文件中的 expireIfNeeded 函數(shù)實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {// 判斷 key 是否過(guò)期if (!keyIsExpired(db,key)) return 0;..../* 刪除過(guò)期鍵 */....// 如果 server.lazyfree_lazy_expire 為 1 表示異步刪除，反之同步刪除；return server.lazyfree_lazy_expire ? dbAsyncDelete(db,key) :dbSyncDelete(db,key);
}

Redis 在訪問(wèn)或者修改 key 之前，都會(huì)調(diào)用 expireIfNeeded 函數(shù)對(duì)其進(jìn)行檢查，檢查 key 是否過(guò)期：

如果過(guò)期，則刪除該 key，至于選擇異步刪除，還是選擇同步刪除，根據(jù) lazyfree_lazy_expire 參數(shù)配置決定（Redis 4.0版本開(kāi)始提供參數(shù)），然后返回 null 客戶端；
如果沒(méi)有過(guò)期，不做任何處理，然后返回正常的鍵值對(duì)給客戶端；
惰性刪除的流程圖如下：

2. Redis 是怎么實(shí)現(xiàn)定期刪除的？

再回憶一下，定期刪除策略的做法：每隔一段時(shí)間「隨機(jī)」從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一定數(shù)量的 key 進(jìn)行檢查，并刪除其中的過(guò)期key。

• 這個(gè)間隔檢查的時(shí)間是多長(zhǎng)呢？

在 Redis 中，默認(rèn)每秒進(jìn)行 10 次過(guò)期檢查一次數(shù)據(jù)庫(kù)，此配置可通過(guò) Redis 的配置文件 redis.conf 進(jìn)行配置，配置鍵為 hz 它的默認(rèn)值是 hz 10。

特別強(qiáng)調(diào)下，每次檢查數(shù)據(jù)庫(kù)并不是遍歷過(guò)期字典中的所有 key，而是從數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的 key 進(jìn)行過(guò)期檢查。

• 隨機(jī)抽查的數(shù)量是多少呢？

我查了下源碼，定期刪除的實(shí)現(xiàn)在 expire.c 文件下的 activeExpireCycle 函數(shù)中，其中隨機(jī)抽查的數(shù)量由 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 定義的，它是寫(xiě)死在代碼中的，數(shù)值是 20。

也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)每輪抽查時(shí)，會(huì)隨機(jī)選擇 20 個(gè) key 判斷是否過(guò)期。

接下來(lái)，詳細(xì)說(shuō)說(shuō) Redis 的定期刪除的流程：

1. 從過(guò)期字典中隨機(jī)抽取 20 個(gè) key；
2. 檢查這 20 個(gè) key 是否過(guò)期，并刪除已過(guò)期的 key；
3. 如果本輪檢查的已過(guò)期 key 的數(shù)量，超過(guò) 5 個(gè)（20/4），也就是「已過(guò)期 key 的數(shù)量」占比「隨機(jī)抽取 key 的數(shù)量」大于 25%，則繼續(xù)重復(fù)步驟 1；如果已過(guò)期的 key 比例小于 25%，則停止繼續(xù)刪除過(guò)期 key，然后等待下一輪再檢查。

可以看到，定期刪除是一個(gè)循環(huán)的流程。

那 Redis 為了保證定期刪除不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)過(guò)度，導(dǎo)致線程卡死現(xiàn)象，為此增加了定期刪除循環(huán)流程的時(shí)間上限，默認(rèn)不會(huì)超過(guò) 25ms。

針對(duì)定期刪除的流程，我寫(xiě)了個(gè)偽代碼：

do {//已過(guò)期的數(shù)量expired = 0；//隨機(jī)抽取的數(shù)量num = 20;while (num--) {//1. 從過(guò)期字典中隨機(jī)抽取 1 個(gè) key//2. 判斷該 key 是否過(guò)期，如果已過(guò)期則進(jìn)行刪除，同時(shí)對(duì) expired++}// 超過(guò)時(shí)間限制則退出if (timelimit_exit) return;/* 如果本輪檢查的已過(guò)期 key 的數(shù)量，超過(guò) 25%，則繼續(xù)隨機(jī)抽查，否則退出本輪檢查 */
} while (expired > 20/4); 

定期刪除的流程如下：

內(nèi)存淘汰策略

前面說(shuō)的過(guò)期刪除策略，是刪除已過(guò)期的 key，而當(dāng) Redis 的運(yùn)行內(nèi)存已經(jīng)超過(guò) Redis 設(shè)置的最大內(nèi)存之后，則會(huì)使用內(nèi)存淘汰策略刪除符合條件的 key，以此來(lái)保障 Redis 高效的運(yùn)行。

如何設(shè)置 Redis 最大運(yùn)行內(nèi)存？

在配置文件 redis.conf 中，可以通過(guò)參數(shù) maxmemory 來(lái)設(shè)定最大運(yùn)行內(nèi)存，只有在 Redis 的運(yùn)行內(nèi)存達(dá)到了我們?cè)O(shè)置的最大運(yùn)行內(nèi)存，才會(huì)觸發(fā)內(nèi)存淘汰策略。 不同位數(shù)的操作系統(tǒng)，maxmemory 的默認(rèn)值是不同的：

在 64 位操作系統(tǒng)中，maxmemory 的默認(rèn)值是 0，表示沒(méi)有內(nèi)存大小限制，那么不管用戶存放多少數(shù)據(jù)到 Redis 中，Redis 也不會(huì)對(duì)可用內(nèi)存進(jìn)行檢查，直到 Redis 實(shí)例因內(nèi)存不足而崩潰也無(wú)作為。
在 32 位操作系統(tǒng)中，maxmemory 的默認(rèn)值是 3G，因?yàn)?32 位的機(jī)器最大只支持 4GB 的內(nèi)存，而系統(tǒng)本身就需要一定的內(nèi)存資源來(lái)支持運(yùn)行，所以 32 位操作系統(tǒng)限制最大 3 GB 的可用內(nèi)存是非常合理的，這樣可以避免因?yàn)閮?nèi)存不足而導(dǎo)致 Redis 實(shí)例崩潰。

Redis 內(nèi)存淘汰策略有哪些？

Redis 內(nèi)存淘汰策略共有八種，這八種策略大體分為「不進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰」和「進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰」兩類策略。

1. 不進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰的策略

noeviction（Redis3.0之后，默認(rèn)的內(nèi)存淘汰策略） ：它表示當(dāng)運(yùn)行內(nèi)存超過(guò)最大設(shè)置內(nèi)存時(shí)，不淘汰任何數(shù)據(jù)，這時(shí)如果有新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入，會(huì)報(bào)錯(cuò)通知禁止寫(xiě)入，不淘汰任何數(shù)據(jù)，但是如果沒(méi)用數(shù)據(jù)寫(xiě)入的話，只是單純的查詢或者刪除操作的話，還是可以正常工作。

2. 進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰的策略

針對(duì)「進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰」這一類策略，又可以細(xì)分為「在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的數(shù)據(jù)中進(jìn)行淘汰」和「在所有數(shù)據(jù)范圍內(nèi)進(jìn)行淘汰」這兩類策略。

在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的數(shù)據(jù)中進(jìn)行淘汰：

• volatile-random：隨機(jī)淘汰設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的任意鍵值；
• volatile-ttl：優(yōu)先淘汰更早過(guò)期的鍵值。
• volatile-lru（Redis3.0 之前，默認(rèn)的內(nèi)存淘汰策略）：淘汰所有設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵值中，最久未使用的鍵值；
• volatile-lfu（Redis 4.0 后新增的內(nèi)存淘汰策略）：淘汰所有設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵值中，最少使用的鍵值；

在所有數(shù)據(jù)范圍內(nèi)進(jìn)行淘汰：

• allkeys-random：隨機(jī)淘汰任意鍵值;
• allkeys-lru：淘汰整個(gè)鍵值中最久未使用的鍵值；
• allkeys-lfu（Redis 4.0 后新增的內(nèi)存淘汰策略）：淘汰整個(gè)鍵值中最少使用的鍵值。

如何查看當(dāng)前 Redis 使用的內(nèi)存淘汰策略？

可以使用 config get maxmemory-policy 命令，來(lái)查看當(dāng)前 Redis 的內(nèi)存淘汰策略，命令如下：

127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy
1) "maxmemory-policy"
2) "noeviction"

可以看出，當(dāng)前 Redis 使用的是 noeviction 類型的內(nèi)存淘汰策略，它是 Redis 3.0 之后默認(rèn)使用的內(nèi)存淘汰策略，表示當(dāng)運(yùn)行內(nèi)存超過(guò)最大設(shè)置內(nèi)存時(shí)，不淘汰任何數(shù)據(jù)，但新增操作會(huì)報(bào)錯(cuò)。

如何修改 Redis 內(nèi)存淘汰策略？

設(shè)置內(nèi)存淘汰策略有兩種方法：

• 方式一：通過(guò)“config set maxmemory-policy <策略>”命令設(shè)置。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置之后立即生效，不需要重啟 Redis 服務(wù)，缺點(diǎn)是重啟 Redis 之后，設(shè)置就會(huì)失效。
• 方式二：通過(guò)修改 Redis 配置文件修改，設(shè)置“maxmemory-policy <策略>”，它的優(yōu)點(diǎn)是重啟 Redis 服務(wù)后配置不會(huì)丟失，缺點(diǎn)是必須重啟 Redis 服務(wù)，設(shè)置才能生效。

LRU 算法和 LFU 算法有什么區(qū)別？

LFU 內(nèi)存淘汰算法是 Redis 4.0 之后新增內(nèi)存淘汰策略，那為什么要新增這個(gè)算法？那肯定是為了解決 LRU 算法的問(wèn)題。

接下來(lái)，就看看這兩個(gè)算法有什么區(qū)別？Redis 又是如何實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)算法的？

什么是 LRU 算法？

LRU 全稱是 Least Recently Used 翻譯為最近最少使用，會(huì)選擇淘汰最近最少使用的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng) LRU 算法的實(shí)現(xiàn)是基于「鏈表」結(jié)構(gòu)，鏈表中的元素按照操作順序從前往后排列，最新操作的鍵會(huì)被移動(dòng)到表頭，當(dāng)需要內(nèi)存淘汰時(shí)，只需要?jiǎng)h除鏈表尾部的元素即可，因?yàn)殒湵砦膊康脑鼐痛碜罹梦幢皇褂玫脑亍?/p>

Redis 并沒(méi)有使用這樣的方式實(shí)現(xiàn) LRU 算法，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的 LRU 算法存在兩個(gè)問(wèn)題：

需要用鏈表管理所有的緩存數(shù)據(jù)，這會(huì)帶來(lái)額外的空間開(kāi)銷；
當(dāng)有數(shù)據(jù)被訪問(wèn)時(shí)，需要在鏈表上把該數(shù)據(jù)移動(dòng)到頭端，如果有大量數(shù)據(jù)被訪問(wèn)，就會(huì)帶來(lái)很多鏈表移動(dòng)操作，會(huì)很耗時(shí)，進(jìn)而會(huì)降低 Redis 緩存性能。

Redis 是如何實(shí)現(xiàn) LRU 算法的？

Redis 實(shí)現(xiàn)的是一種近似 LRU 算法，目的是為了更好的節(jié)約內(nèi)存，它的實(shí)現(xiàn)方式是在 Redis 的對(duì)象結(jié)構(gòu)體中添加一個(gè)額外的字段，用于記錄此數(shù)據(jù)的最后一次訪問(wèn)時(shí)間。

當(dāng) Redis 進(jìn)行內(nèi)存淘汰時(shí)，會(huì)使用隨機(jī)采樣的方式來(lái)淘汰數(shù)據(jù)，它是隨機(jī)取 5 個(gè)值（此值可配置），然后淘汰最久沒(méi)有使用的那個(gè)。

Redis 實(shí)現(xiàn)的 LRU 算法的優(yōu)點(diǎn)：

不用為所有的數(shù)據(jù)維護(hù)一個(gè)大鏈表，節(jié)省了空間占用；
不用在每次數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)都移動(dòng)鏈表項(xiàng)，提升了緩存的性能；
但是 LRU 算法有一個(gè)問(wèn)題，無(wú)法解決緩存污染問(wèn)題，比如應(yīng)用一次讀取了大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)只會(huì)被讀取這一次，那么這些數(shù)據(jù)會(huì)留存在 Redis 緩存中很長(zhǎng)一段時(shí)間，造成緩存污染。

因此，在 Redis 4.0 之后引入了 LFU 算法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

什么是 LFU 算法？

LFU 全稱是 Least Frequently Used 翻譯為最近最不常用，LFU 算法是根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)次數(shù)來(lái)淘汰數(shù)據(jù)的，它的核心思想是“如果數(shù)據(jù)過(guò)去被訪問(wèn)多次，那么將來(lái)被訪問(wèn)的頻率也更高”。

所以， LFU 算法會(huì)記錄每個(gè)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)次數(shù)。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)被再次訪問(wèn)時(shí)，就會(huì)增加該數(shù)據(jù)的訪問(wèn)次數(shù)。這樣就解決了偶爾被訪問(wèn)一次之后，數(shù)據(jù)留存在緩存中很長(zhǎng)一段時(shí)間的問(wèn)題，相比于 LRU 算法也更合理一些。

Redis 是如何實(shí)現(xiàn) LFU 算法的？

LFU 算法相比于 LRU 算法的實(shí)現(xiàn)，多記錄了「數(shù)據(jù)的訪問(wèn)頻次」的信息。Redis 對(duì)象的結(jié)構(gòu)如下：

typedef struct redisObject {...// 24 bits，用于記錄對(duì)象的訪問(wèn)信息unsigned lru:24;  ...
} robj;

Redis 對(duì)象頭中的 lru 字段，在 LRU 算法下和 LFU 算法下使用方式并不相同。

在 LRU 算法中，Redis 對(duì)象頭的 24 bits 的 lru 字段是用來(lái)記錄 key 的訪問(wèn)時(shí)間戳，因此在 LRU 模式下，Redis可以根據(jù)對(duì)象頭中的 lru 字段記錄的值，來(lái)比較最后一次 key 的訪問(wèn)時(shí)間長(zhǎng)，從而淘汰最久未被使用的 key。

在 LFU 算法中，Redis對(duì)象頭的 24 bits 的 lru 字段被分成兩段來(lái)存儲(chǔ)，高 16bit 存儲(chǔ) ldt(Last Decrement Time)，低 8bit 存儲(chǔ) logc(Logistic Counter)。

• ldt 是用來(lái)記錄 key 的訪問(wèn)時(shí)間戳；
• logc 是用來(lái)記錄 key 的訪問(wèn)頻次，它的值越小表示使用頻率越低，越容易淘汰，每個(gè)新加入的 key 的logc 初始值為 5。

注意，logc 并不是單純的訪問(wèn)次數(shù)，而是訪問(wèn)頻次（訪問(wèn)頻率），因?yàn)?logc 會(huì)隨時(shí)間推移而衰減的。

在每次 key 被訪問(wèn)時(shí)，會(huì)先對(duì) logc 做一個(gè)衰減操作，衰減的值跟前后訪問(wèn)時(shí)間的差距有關(guān)系，如果上一次訪問(wèn)的時(shí)間與這一次訪問(wèn)的時(shí)間差距很大，那么衰減的值就越大，這樣實(shí)現(xiàn)的 LFU 算法是根據(jù)訪問(wèn)頻率來(lái)淘汰數(shù)據(jù)的，而不只是訪問(wèn)次數(shù)。訪問(wèn)頻率需要考慮 key 的訪問(wèn)是多長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的。key 的先前訪問(wèn)距離當(dāng)前時(shí)間越長(zhǎng)，那么這個(gè) key 的訪問(wèn)頻率相應(yīng)地也就會(huì)降低，這樣被淘汰的概率也會(huì)更大。

對(duì) logc 做完衰減操作后，就開(kāi)始對(duì) logc 進(jìn)行增加操作，增加操作并不是單純的 + 1，而是根據(jù)概率增加，如果 logc 越大的 key，它的 logc 就越難再增加。

所以，Redis 在訪問(wèn) key 時(shí)，對(duì)于 logc 是這樣變化的：

1. 先按照上次訪問(wèn)距離當(dāng)前的時(shí)長(zhǎng)，來(lái)對(duì) logc 進(jìn)行衰減；
2. 然后，再按照一定概率增加 logc 的值。

redis.conf 提供了兩個(gè)配置項(xiàng)，用于調(diào)整 LFU 算法從而控制 logc 的增長(zhǎng)和衰減：

• lfu-decay-time 用于調(diào)整 logc 的衰減速度，它是一個(gè)以分鐘為單位的數(shù)值，默認(rèn)值為1，lfu-decay-time 值越大，衰減越慢；
• lfu-log-factor 用于調(diào)整 logc 的增長(zhǎng)速度，lfu-log-factor 值越大，logc 增長(zhǎng)越慢。

總結(jié)

Redis 使用的過(guò)期刪除策略是「惰性刪除+定期刪除」，刪除的對(duì)象是已過(guò)期的 key。

內(nèi)存淘汰策略是解決內(nèi)存過(guò)大的問(wèn)題，當(dāng) Redis 的運(yùn)行內(nèi)存超過(guò)最大運(yùn)行內(nèi)存時(shí)，就會(huì)觸發(fā)內(nèi)存淘汰策略，Redis 4.0 之后共實(shí)現(xiàn)了 8 種內(nèi)存淘汰策略，我也對(duì)這 8 種的策略進(jìn)行分類，如下：

完結(jié)，撒花🎉🎉

答應(yīng)我，下次別再搞混了！