Redis 的过期策略

一、过期策略

1.先区分两个概念，被动删除与主动删除

1）被动删除：key再被操作时，Redis主动检查key是否过期，过期则删除；

优劣：对CPU友好，只有CPU在被操作时删除，不浪费CPU时间；对内存不友好，如果同时大量key过期，这些key在被使用前不会被删除造成资源浪费；

2）主动删除：Redis会定期随机扫描一批设置了过期时间的key并进行删除处理；当已用内存超过最大内存maxmemory时也会触发主动清除策略；

Redis采用的是定期删除 + 懒惰删除策略。

定期删除策略

Redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，默认每 100ms 进行一次过期扫描：

随机抽取 20 个 key

删除这 20 个key中过期的key

如果过期的 key 比例超过 1/4，就重复步骤 1，继续删除。

为什不扫描所有的 key？

Redis 是单线程，全部扫描岂不是卡死了。而且为了防止每次扫描过期的 key 比例都超过 1/4，导致不停循环卡死线程，Redis 为每次扫描添加了上限时间，默认是 25ms。

如果在同一时间出现大面积 key 过期，Redis 循环多次扫描过期词典，直到过期的 key 比例小于 1/4。这会导致卡顿，而且在高并发的情况下，可能会导致缓存雪崩。

从库的过期策略

从库不会进行过期扫描，从库对过期的处理是被动的。主库在 key 到期时，会在 AOF 文件里增加一条 del 指令，同步到所有的从库，从库通过执行这条 del 指令来删除过期的 key。

因为指令同步是异步进行的，所以主库过期的 key 的 del 指令没有及时同步到从库的话，会出现主从数据的不一致，主库没有的数据在从库里还存在。

懒惰删除策略

Redis 为什么要懒惰删除(lazy free)？

删除指令 del 会直接释放对象的内存，大部分情况下，这个指令非常快，没有明显延迟。不过如果删除的 key 是一个非常大的对象，比如一个包含了千万元素的 hash，又或者在使用 FLUSHDB 和 FLUSHALL 删除包含大量键的数据库时，那么删除操作就会导致单线程卡顿。

redis 4.0 引入了 lazyfree 的机制，它可以将删除键或数据库的操作放在后台线程里执行，从而尽可能地避免服务器阻塞。
unlink
unlink 指令，它能对删除操作进行懒处理，丢给后台线程来异步回收内存。

> unlink key
OK

flush
flushdb 和 flushall 指令，用来清空数据库，这也是极其缓慢的操作。Redis 4.0 同样给这两个指令也带来了异步化，在指令后面增加 async 参数就可以将整棵大树连根拔起，扔给后台线程慢慢焚烧。

> flushall async
OK

异步队列

主线程将对象的引用从「大树」中摘除后，会将这个 key 的内存回收操作包装成一个任务，塞进异步任务队列，后台线程会从这个异步队列中取任务。任务队列被主线程和异步线程同时操作，所以必须是一个线程安全的队列。

不是所有的 unlink 操作都会延后处理，如果对应 key 所占用的内存很小，延后处理就没有必要了，这时候 Redis 会将对应的 key 内存立即回收，跟 del 指令一样。

二、淘汰策略

Redis 的内存占用会越来越高。Redis 为了限制最大使用内存，提供了 redis.conf 中的
配置参数 maxmemory。当内存超出 maxmemory，Redis 提供了几种内存淘汰机制让用户选择，配置 maxmemory-policy：

noeviction：当内存超出 maxmemory，写入请求会报错，但是删除和读请求可以继续。

allkeys-lru：当内存超出 maxmemory，在所有的 key 中，移除最少使用的key。只把 Redis 既当缓存是使用这种策略（推荐）。

allkeys-random：当内存超出 maxmemory，在所有的 key 中，随机移除某个 key。

volatile-lru：当内存超出 maxmemory，在设置了过期时间 key 的字典中，移除最少使用的 key。把 Redis 既当缓存，又做持久化的时候使用这种策略。

volatile-random：当内存超出 maxmemory，在设置了过期时间 key 的字典中，随机移除某个key。

volatile-ttl：当内存超出 maxmemory，在设置了过期时间 key 的字典中，优先移除 ttl 小的。