“ redis回收機制 | 過期淘汰”
Hello，大家好。我是公衆號 “八點半技術站” 的創作者 - Bruce.D。
今天是週二（2020-06-17），分享一句諺語 “讀書有三到，心到口到眼到” 。分享給大家的是 「緩存服務 模塊」- 理解Redis的內存回收機制和過期淘汰策略。
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花幾分鐘時間去瀏覽 redis 技術乾貨，或許對你有用！！！
底部有本篇文章的思維導圖 ，供大家收藏使用~~~
01
今天寫這篇文章的靈感，來自之前一位好友投稿的面試題：redis 的過期策略有哪些？內存淘汰機制有哪些？我將工作中遇到的問題分析，整理成一篇文章提供大家學習，希望對大家有所幫助。
我們從一次廣告數據問題說起：一個依賴定時器任務的生成接口數據，有時候會有，有時候沒有。
然後我們分析應該是redis過期刪除策略導致。
排查過程中，因爲手動執行定時器，set數據沒有報錯，但是set後不生效。這就狠尷尬。
發現，set 沒有報錯，但是 set 完畢在查的情況下，發現沒有數據。開始懷疑 redis 的過期策略（準確來說應該是 redis 的內存回收機制中的數據淘汰策略觸發內存上限淘汰數據），導致新加入的的redis的數據都被丟棄了。
最終發現故障是因爲配置問題，導致數據錯誤。（有時候也會因爲內存滿）
在這裏我主要希望大家明白，我們遇到類似問題，如何有效證明正確性，以及什麼情況下懷疑內存回收纔是合理，所以內存回收機制的一系列問題，你也要知道了解。
02
Q：爲什麼需要內存回收？
A：第一種：在redis 中，set 指令可以指定 key 的過期時間，當過期時間達到以後，key 就會失效。
第二種：redis 是基於內存操作的，所有的數據都是保存在內存中，一臺機器的內存是很寶貴的。
分析：根據以上這倆種，爲了保證 redis 提供有效可靠的服務，redis 需要一種機制清理不常用的、無效的、多餘的數據，失效後的數據需要及時清理，這就需要內存回收。
03
redis 的內存回收主要分爲：過期刪除策略 與 內存淘汰策略 倆部分。
過期刪除策略：刪除到達過期時間的 key 。（過期刪除策略原理 - 結合文章，百度自行搜索）
第一種：定時刪除
對於每一個設置了過期時間的 key 都會創建一個定時器，一旦達到過期時間都會刪除。這種方式立即清除過期數據，對內存比較好，
但是有缺點是：佔用了大量 CPU 的資源去處理過期數據，會影響 redis 的吞吐量 和 響應時間。
第二種：惰性刪除
當訪問一個 key 的時候，纔會判斷該 key 是否過期，如果過期就刪除。該方式能最大限度節省 CPU 的資源。
但是對內存不太好，有一種比較極端的情況：出現大量的過期 key 沒有被再次訪問，因爲不會被清除，導致佔用了大量的內存。
第三種：定期刪除
每隔一段時間，掃描redis 中過期key 的字典，並清除部分過期的key。這種方式是前倆種一種折中方法。
不同的情況下，調整定時掃描時間間隔，讓CPU 與 內存達到最優。
內存淘汰策略：redis 內存淘汰策略是指達到maxmemory極限時，使用某種算法來決定來清理哪些數據，以保證新數據存入。（原理同上）
redis的內存淘汰機制分爲：
（1）noeviction：當內存不足以容納新寫入數據時，新寫入操作會報錯。
（2）allkeys-lru：當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最近最少使用的 key（這個是最常用的）。
（3）allkeys-random：當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，隨機移除某個 key。
（4）volatile-lru：當內存不足以容納新寫入數據時，在設置了過期時間的鍵空間中，移除最近最少使用的 key。
（5）volatile-random：當內存不足以容納新寫入數據時，在設置了過期時間的鍵空間中，隨機移除某個 key。
（6）volatile-ttl：當內存不足以容納新寫入數據時，在設置了過期時間的鍵空間中，有更早過期時間的 key 優先移除。
04
總結：看完這些，我們得知道一點，如何證明故障不是由於內存回收機制引起的？
根據上述分析，set 沒有報錯，但是不生效，那麼就2種情況：
（1）設置過期時間過短
（2）內存超過最大限制，且設置的是noeviction或者allkeys-random。
因此，在遇到這種情況，首先看set的時候是否加了過期時間，且過期時間是否合理，如果過期時間較短，那麼應該檢查一下設計是否合理。
如果過期時間沒問題，那就需要查看Redis的內存使用率，查看Redis的配置文件或者在Redis中使用info命令查看Redis的狀態，maxmemory屬性查看最大內存值。
如果是0，則沒有限制，此時是通過total_system_memory限制，對比used_memory與Redis最大內存，查看內存使用率。
如果當前的內存使用率較大，那麼就需要查看是否有配置最大內存，如果有且內存超了，那麼就可以初步判定是內存回收機制導致key設置不成功，還需要查看內存淘汰算法是否noeviction或者allkeys-random.
如果是，則可以確認是redis的內存回收機制導致。
如果內存沒有超，或者內存淘汰算法不是上面的兩者，則還需要看看key是否已經過期，通過ttl查看key的存活時間。
如果運行了程序，set沒有報錯，則ttl應該馬上更新，否則說明set失敗，如果set失敗了那麼就應該查看操作的程序代碼是否正確了。
全文思維導圖：
恭喜你，又讀完了一篇文章。
在這裏，希望你看完的 每篇文章 都能對自己有所提升（哪怕是幫助你再次鞏固記憶）。
完
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