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前言
一说到优化内存,再结合Redis的本身特性——基于内存的操作,我感觉有很多东西都可以说啊,比如说:
- 比如redis内存满了怎么办?这涉及到过期键的删除策略
一、过期键删除
Redis是key-value数据库,可以设置key的过期时间,来及时释放内存,否则可能会导致写命令返回错误信息等问题。
1、过期策略通常有以下三种:
- 定时过期:每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器,到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据,对内存很友好;但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据,从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
- 惰性过期:只有真正的访问到一个key时,才会判断该key是否已过期,过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源,却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问,从而不会被清除,占用大量内存。
- 定期过期:每隔一定的时间,会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key,并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时,可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。
Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。
2、过期key是怎么维护的?
这些设置了过期时间的key专门存放在数据库结构中的一个地方,expires字典保存了数据库中所有键的过期时间, 我们称这个字典为过期字典。
- 过期字典的键是一个指针, 这个指针指向键空间中的某个键对象(也即是某个数据库键)。
- 过期字典的值是一个long类型的整数, 这个整数保存了键所指向的数据库键的过期时间(单位为毫秒)

3、删除过期键的真正流程
- 从服务器及时发现键过期了,也不会自己删除它,而是等待主节点发来DEL命令,再统一进行删除,一次来保证主从服务器的数据一致性。
- 当一个过期键被删除后,服务器(主/从)会追加一条DEL命令到AOF末尾来备份。
- 主服务器删除一个过期键的时候,回向所有从服务器发送DEL。
4、备份文件对于过期键的处理
(1) RDB的生成
- 在执行SAVE命令或者BGSAVE命令,创建一个新的RDB文件时, 已过期的键不会被保存到新创建的RDB文件中。
- 举个例子, 如果数据库中包含三个键kl、k2、k3,并且k2已经过期, 那么当执行SAVE命令或者BGSAVE命令时, 程序只会将k1和k3的数据保存到RDB文件中, 而k2则会被忽略。
(2) RDB的载入
在启动Redis服务器时, 如果服务器开启了 RDB功能, 那么服务器将对RDB文件进行载入:
- 如果服务器以主服务器模式运行, 那么在载入RDB文件时, 程序会对文件中保存的键进行检査, 未过期的键会被载入到数据库中, 而过期键则会被忽略, 所以过期键对载入RDB文件的主服务器不会造成影响。
- 如果服务器以从服务器模式运行, 那么在载入RDB文件时, 文件中保存的所有键,不论是否过期, 都会被载入到数据库中。 不过, 因为主从服务器在进行数据同步的时候, 从服务器的数据库就会被清空, 所以一般来讲, 过期键对载入RDB文件的从服务器也不会造成影响。
- 举个例子, 如果数据库中包含三个键kl、k2、k3,并且k2已经过期, 那么当服务器启动时:如果服务器以主服务器模式运行, 那么程序只会将k1和k3载入到数据库, k2会被忽略。如果服务器以从服务器模式运行, 那么kl、k2和k3都会被载入到数据库。
(3)AOF写入
如果客户端使用GET message命令, 试图访问过期的message键, 那么
服务器将执行以下三个动作:
- 从数据库中删除message键。
- 追加一条DEL message命令到AOF文件。
- 向执行GET命令的客户端返回空回复。
(4)AOF重写
和生成RDB文件时类似, 在执行AOF重写的过程中, 程序会对数据库中的键进行检査, 已过期的键不会被保存到重写后的AOF文件中。
举个例子, 如果数据库中包含三个键kl、k2、k3,并且k2已经过期, 那么在进行重写工作时, 程序只会对kl和k3进行重写, 而k2则会被忽略。
因此, 数据库中包含过期键不会对AOF重写造成影响
二、内存淘汰策略
注意,有别于过期键删除(不管你内存满不满,我的key该删就删),Redis的内存淘汰策略是指内存不足时,怎么处理需要新写入的数据,并申请额外的空间。
1、全局的键空间选择性移除
- noeviction:当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。
- allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的key。(这个是最常用的)
- allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key。
2、设置过期时间的键空间选择性移除
- volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的key。
- volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key。
- volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除。
总结
Redis的内存淘汰策略的选取并不会影响过期的key的处理:
- 内存淘汰策略用于处理内存不足时的需要申请额外空间的数据;
- 过期策略用于处理过期的缓存数据。
补充:

三、良好的数据结构节省内存
可以好好利用Hash,list,sorted set,set等集合类型数据,因为通常情况下很多小的Key-Value可以用更紧凑的方式存放到一起。尽可能使用散列表(hashes),散列表(是说散列表里面存储的数少)使用的内存非常小,所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。
1、整数集合的存储空间扩容

- 比如你的web系统中有一个用户对象,不要为这个用户的名称,姓氏,邮箱,密码设置单独的key,而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面
3、哈希表的灵活扩、缩容

四、对象释放机制
每一个对象(字符串、set、Zset、list、hash等等)都内置一个LRU属性
如果服务器打开了 maxmemory选项, 并且服务器用于回收内存的算法为volatile-lru或者allkeys-lru,那么当服务器占用的内存数超过了 maxmemory选项所设置的上限值时, 空转时长较高的那部分键会优先被服务器释放, 从而回收内存。

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