Redis过期key删除和逐出策略-CFANZ编程社区

删除策略

Redis对于过期key主要有三种删除策略

1.立即删除

在设置键的过期时间时，创建一个回调事件，当过期时间达到时，由时间处理器自动执行键的删除操作。立即删除能保证内存中数据的最大新鲜度，因为它保证过期键值会在过期后马上被删除，其所占用的内存也会随之释放。但是立即删除会占用cpu事件，如果有大量的连接或数据写入，就会给cpu造成额外的压力。Redis事件处理器对时间事件的处理方式--无序链表，查找一个key的时间复杂度为O(n)，所以并不适合用来处理大量的时间事件。

2.惰性删除

某个键值过期后，此键值不会马上被删除，而是等到下次被访问时，才会被检查到过期，所以惰性删除的缺点就是浪费内存，不能及时释放内存

3.定时删除。

每隔一段时间执行一次删除操作，并通过限制删除操作执行的cpu时长和频率，来减少删除操作对cpu的影响。另一方面定时删除也有效的减少了因惰性删除带来的内存浪费。

过期key清理算法

过期key的清理算法，都是在尽量不影响正常服务情况下进行清理，以达到最优的性能，会周期性的随机测试一批具体过期时间的key进行清理，具体的算法如下：

Redis会根据频率hz参数定义了servercron函数进行定时任务的执行周期，该默认值为10，最小为1，最大为500，在cpu空闲时将每秒执行10次，

每次过期key清理的cpu时间占用不会超过25%，。默认hz等于10，则一次清理时间最大为25ms。
从一个库中随机抽取20个Key，判断是否过期，若过期，则逐出过期Key。

每次清理过期Key时都会依次遍历所有的库。
在清理过程中，若达到了CPU时间的25%，则退出清理过程。

数据逐出策略

当超过redis设置的maxmeory的值时，配置参数maxmemory-policy，选出待逐出的key，直到当前内存小于最大内存值为止，如果maxmemory设置为0，逐出策略不生效，maxmemory-policy参数值如下6种：

noeviction：当内存使用达到阈值的时候，当内存不足时会抛出OOM command not allowed when used memory > 'maxmemory'.。
allkeys-lru：在主键空间中，优先移除最近未使用的key。
volatile-lru：在设置了过期时间的键空间中，优先移除最近未使用的key。
allkeys-random：在主键空间中，随机移除某个key。
volatile-random：在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。
volatile-ttl：在设置了过期时间的键空间中，具有更早过期时间的key优先移除。

没有符合清除条件的key时，回收策略 volatile-lru, volatile-random 和volatile-ttl 将会和策略 noeviction 一样直接返回错误。

过期key清理代码分析

惰性删除，当访问key时，会判断key的是否过期，过期则逐出key

robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key) {
    robj *val;
    expireIfNeeded(db,key);
    val = lookupKey(db,key);
    ...
    return val;
}

定时删除，通过servercron定时任务进行逐出

aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL)

int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
    ...
      databasesCron();
    ...
}

void databasesCron(void) {
    /* Expire keys by random sampling. Not required for slaves
     + as master will synthesize DELs for us. */
    if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL)
        activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW);
    ...
}

立即删除，每次都在事件循环执行后，逐出部分过期key

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        if (eventLoop->beforesleep != NULL)
            eventLoop->beforesleep(eventLoop);
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
     }
}

void beforeSleep(struct aeEventLoop *eventLoop) {
    ...
    /* Run a fast expire cycle (the called function will return
     - ASAP if a fast cycle is not needed). */
    if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL)
       activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST);
    ...
}