在介紹這篇文章之前,我們先來看如下幾個問題:
①、如何設定Redis鍵的過期時間?
②、設定完一個鍵的過期時間後,到了這個時間,這個鍵還能獲取到麼?假如獲取不到那這個鍵還佔據著記憶體嗎?
③、如何設定Redis的記憶體大小?當記憶體滿了之後,Redis有哪些記憶體淘汰策略?我們又該如何選擇?
如果上面的幾個問題你都懂,那麼下面的內容你就不用看了;如果你不是很懂,那就帶著這些問題往下看。
1、設定Redis鍵過期時間
Redis提供了四個命令來設定過期時間(生存時間)。
①、EXPIRE <key> <ttl> :表示將鍵 key 的生存時間設定為 ttl 秒。
②、PEXPIRE <key> <ttl> :表示將鍵 key 的生存時間設定為 ttl 毫秒。
③、EXPIREAT <key> <timestamp> :表示將鍵 key 的生存時間設定為 timestamp 所指定的秒數時間戳。
④、PEXPIREAT <key> <timestamp> :表示將鍵 key 的生存時間設定為 timestamp 所指定的毫秒數時間戳。
PS:在Redis內部實現中,前面三個設定過期時間的命令最後都會轉換成最後一個PEXPIREAT 命令來完成。
另外補充兩個知識點:
一、移除鍵的過期時間
PERSIST <key> :表示將key的過期時間移除。
二、返回鍵的剩餘生存時間
TTL <key> :以秒的單位返回鍵 key 的剩餘生存時間。
PTTL <key> :以毫秒的單位返回鍵 key 的剩餘生存時間。
2、Redis過期時間的判定
在Redis內部,每當我們設定一個鍵的過期時間時,Redis就會將該鍵帶上過期時間存放到一個過期字典中。當我們查詢一個鍵時,Redis便首先檢查該鍵是否存在過期字典中,如果存在,那就獲取其過期時間。然後將過期時間和當前系統時間進行比對,比系統時間大,那就沒有過期;反之判定該鍵過期。
3、過期刪除策略
通常刪除某個key,我們有如下三種方式進行處理。
①、定時刪除
在設定某個key 的過期時間同時,我們建立一個定時器,讓定時器在該過期時間到來時,立即執行對其進行刪除的操作。
優點:定時刪除對記憶體是最友好的,能夠儲存記憶體的key一旦過期就能立即從記憶體中刪除。
缺點:對CPU最不友好,在過期鍵比較多的時候,刪除過期鍵會佔用一部分 CPU 時間,對伺服器的響應時間和吞吐量造成影響。
②、惰性刪除
設定該key 過期時間後,我們不去管它,當需要該key時,我們在檢查其是否過期,如果過期,我們就刪掉它,反之返回該key。
優點:對 CPU友好,我們只會在使用該鍵時才會進行過期檢查,對於很多用不到的key不用浪費時間進行過期檢查。
缺點:對記憶體不友好,如果一個鍵已經過期,但是一直沒有使用,那麼該鍵就會一直存在記憶體中,如果資料庫中有很多這種使用不到的過期鍵,這些鍵便永遠不會被刪除,記憶體永遠不會釋放。從而造成記憶體洩漏。
③、定期刪除
每隔一段時間,我們就對一些key進行檢查,刪除裡面過期的key。
優點:可以通過限制刪除操作執行的時長和頻率來減少刪除操作對 CPU 的影響。另外定期刪除,也能有效釋放過期鍵佔用的記憶體。
缺點:難以確定刪除操作執行的時長和頻率。
如果執行的太頻繁,定期刪除策略變得和定時刪除策略一樣,對CPU不友好。
如果執行的太少,那又和惰性刪除一樣了,過期鍵佔用的記憶體不會及時得到釋放。
另外最重要的是,在獲取某個鍵時,如果某個鍵的過期時間已經到了,但是還沒執行定期刪除,那麼就會返回這個鍵的值,這是業務不能忍受的錯誤。
4、Redis過期刪除策略
前面討論了刪除過期鍵的三種策略,發現單一使用某一策略都不能滿足實際需求,聰明的你可能想到了,既然單一策略不能滿足,那就組合來使用吧。
沒錯,Redis的過期刪除策略就是:惰性刪除和定期刪除兩種策略配合使用。
惰性刪除:Redis的惰性刪除策略由 db.c/expireIfNeeded 函式實現,所有鍵讀寫命令執行之前都會呼叫 expireIfNeeded 函式對其進行檢查,如果過期,則刪除該鍵,然後執行鍵不存在的操作;未過期則不作操作,繼續執行原有的命令。
定期刪除:由redis.c/activeExpireCycle 函式實現,函式以一定的頻率執行,每次執行時,都從一定數量的資料庫中取出一定數量的隨機鍵進行檢查,並刪除其中的過期鍵。
注意:並不是一次執行就檢查所有的庫,所有的鍵,而是隨機檢查一定數量的鍵。
定期刪除函式的執行頻率,在Redis2.6版本中,規定每秒執行10次,大概100ms執行一次。在Redis2.8版本後,可以通過修改配置檔案redis.conf 的 hz 選項來調整這個次數。
看上面對這個引數的解釋,建議不要將這個值設定超過 100,否則會對CPU造成比較大的壓力。
我們看到,通過過期刪除策略,對於某些永遠使用不到的鍵,並且多次定期刪除也沒選定到並刪除,那麼這些鍵同樣會一直駐留在記憶體中,又或者在Redis中存入了大量的鍵,這些操作可能會導致Redis記憶體不夠用,這時候就需要Redis的記憶體淘汰策略了。
5、記憶體淘汰策略
①、設定Redis最大記憶體
在配置檔案redis.conf 中,可以通過引數 maxmemory <bytes> 來設定最大記憶體:
不設定該引數預設是無限制的,但是通常會設定其為實體記憶體的四分之三。(這裡有個疑惑:為啥作者不考慮將此引數設定為百分比呢?)
②、設定記憶體淘汰方式
當現有記憶體大於 maxmemory 時,便會觸發redis主動淘汰記憶體方式,通過設定 maxmory-policy ,有如下幾種淘汰方式:
1)volatile-lru 利用LRU演算法移除設定過過期時間的key (LRU:最近使用 Least Recently Used ) 。
2)allkeys-lru 利用LRU演算法移除任何key (和上一個相比,刪除的key包括設定過期時間和不設定過期時間的)。通常使用該方式。
3)volatile-random 移除設定過過期時間的隨機key 。
4)allkeys-random 無差別的隨機移除。
5)volatile-ttl 移除即將過期的key(minor TTL)
6)noeviction 不移除任何key,只是返回一個寫錯誤 ,預設選項,一般不會選用。
在redis.conf 配置檔案中,可以設定淘汰方式:
6、總結
通過上面的介紹,相信大家對Redis的過期資料刪除策略和記憶體淘汰策略有一定的瞭解了。這裡總結一下:
Redis過期刪除策略是採用惰性刪除和定期刪除這兩種方式組合進行的,惰性刪除能夠保證過期的資料我們在獲取時一定獲取不到,而定期刪除設定合適的頻率,則可以保證無效的資料及時得到釋放,而不會一直佔用記憶體資料。
但是我們說Redis是部署在物理機上的,記憶體不可能無限擴充的,當記憶體達到我們設定的界限後,便自動觸發Redis記憶體淘汰策略,而具體的策略方式要根據實際業務情況進行選取。