Redis

了解Redis的朋友们都知道，如果key不设置过期时间的话，除非主动删除，要不然会一直存在的。那Redis的key过期之后是立即删除吗？这个问题主要考察的是面试者对Redis的key的过期策略和内存淘汰策略是否了解。

过期策略

Redis 过期策略分为两种方式：被动方式和主动方式。

• 被动方式
  被动方式可以理解为惰性删除，就是在访问key的时候判断key的是否已过期，如果过期就将key删除。
• 主动方式
  当然只有被动方式是无法满足我们的要求的，如果key一直没有被访问，那这个key就会一直存在内存中，随着key的数据越来越多，内存也就被逐渐占满，影响使用，所以就引出了另一种删除过期key的方式主动方式。
  主动方式又分为定期删除和定时删除:

1. 定期删除
   定期删除会定期在过期的key中随机抽样，然后把过期的key删除。定期任务的频率默认是每秒执行10次，以下是Redis主动清除过期key的步骤：

1. 从设置了过期时间的key中随机筛选20个
2. 删除筛选中所有过期的key
3. 如果有超过25%的key过期，继续执行前两个步骤

这是一种简单的概率算法，在清理过程中，若达到了CPU时间的25%，则退出清理过程。

定期任务的频率可以通过配置文件参数hz来修改。
hz的取值范围为1~500。增大hz参数的值会提升各项定期任务的执行频率，但也会提高Redis服务的CPU使用率。默认值10在一般情况下已经可以满足需求，如果业务场景对于某些定期任务的执行频率有很高的要求，您可以尝试在100以内调整参数值。将hz的值增加到100以上对CPU使用率有相对较大的影响，请谨慎操作。

hz的意义是为了定期检测资源和服务状态并根据预定策略执行相应的操作，Redis调用一个内部函数来执行多种后台任务，例如：

• 计算LRU信息并清除过期key。
• 关闭超时的客户端连接。
• 整理hash类型的数据。
• 执行RDB或AOF持久化相关操作。
• 更新统计信息。

2. 定时删除
   在添加key的同时给key设置一个定时器，当过期时间到了的时候就立即删除过期key。

Redis 采用的是惰性删除和定期删除两种方式来删除过期的key。

三种过期策略优缺点对比

1. 惰性删除
   优点：对CPU消耗最小，只有在访问key的时候才检查key是否过期，基本不消耗CPU性能。
   缺点：由于只有在访问的时候才检查key是否过期，如果不访问则key过期了也会一直存在，所以会占用大量内存。

2. 定时删除
   优点：能及时清理过期的key
   缺点：消耗过多的CPU资源

3. 定期删除
   优点：减少了CPU的消耗，同时也能释放内存中占用的过期key
   缺点：不好决定定期删除的频率，如果频繁太快则定期任务将会消耗过多的CPU资源，同样可能影响Redis服务的稳定性。如果频率太慢，在超时的客户端连接数较多或过期key较多等情况下，资源无法被及时整理回收，可能影响Redis服务的性能甚至导致服务崩溃。

从节点的的key过期

从节点不主动删除过期key，而是等待主节点过期key。主节点的key过期或者淘汰的时候，主节点会同步一个del指令给从节点，进而让从节点删除key。
因为是主节点驱动的过期，如果主节点不能够及时地提供del删除指令，key可能在从节点中已经过期了，但是却还没有删除。为了解决这个问题，在不影响数据一致性的前提下，从节点可以在读取key的时候判断key是否过期，如果过期上报给主节点，让主节点来进行操作。通过这种方式从节点可以有效地避免过期的key仍然存在的问题。
在Lua脚本执行期间，在脚本中使用的key是不会过期的，这些key要么都存在，要么都不存在，这样才能保证脚本发送给从节点时是一致的

内存淘汰策略

key除了在过期的时候会被清理，也会根据淘汰策略进行清理。

maxmemory

maxmemory指令是用来限制redis key的使用内存。
Redis的淘汰策略是在达到内存限制时才会触发的，配置最大内存限制有两种方式：
1、在redis.conf配置文件中配置

maxmemory 100mb

2、在运行时通过 config set命令配置

config set maxmemory 120mb

淘汰策略

当达到maxmemory配置的内存限制之后就开始内存淘汰策略了，淘汰策略有以下8种：

• noeviction：不删除数据，在达到内存限制时写入新值时会报错
• allkeys-lru：删除最近最少使用的key
• allkeys-lfu: 删除最不常用的key
• volatile-lru：删除最近最少使用且设置了过期时间的key
• volatile-lfu：删除最不常使用且设置了过期时间的key
• allkeys-random：随机删除key
• volatile-random：随机删除设置了过期时间的key
• volatile-ttl：删除设置了过期时间的key，按照TTL时间从小到大删除

可以发现volatile开头的规则都是删除设置了过期时间的key，allkeys开头的规则都是删除所有符合条件的key。
Redis默认的淘汰策略是noeviction，可以通过redis.conf配置文件配置淘汰策略

maxmemory-policy noeviction

也可以在运行时通过config命令修改或查看淘汰策略

//修改淘汰策略为valatile-lru
config set maxmemory-policy valatile-lru
//查看当前淘汰策略
config get maxmemory-policy 

通过淘汰策略可以发现redis淘汰算法有4个：

• 随机
• TTL
• LRU（Least Recently Used，最近最少使用）
• LFU（Least Frequently Used，最不经常使用）

总结

以上就是对Redis key的过期策略和淘汰策略的简单介绍，在使用Redis的时候，key最好要设置过期时间，这样可以通过redis的过期策略降低key对内存空间的占用，同时也减少了运维成本，不需要手动清理过期key。

能力一般，水平有限，如有错误，请多指出。
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