Redis 缓存满了怎么办?

程序员字典 2024-03-28 10:52:43

 

引言

 

Redis 缓存使用内存来保存数据,随着需要缓存的数据量越来越大,有限的缓存空间不可避免地会被写满。此时,应该怎么办?本篇文章接下来就来聊聊缓存满了之后的数据淘汰机制。

 

值得注意的是,在 Redis 中 过期策略 和 内存淘汰策略 是两个完全不同的概念。Redis 过期策略指的是 Redis 使用那种策略,来删除已经过期的键值对;而内存淘汰机制指的是当 Redis 运行内存已经超过设置的最大内存之后,将采用什么策略来删除符合条件的键值对,以此来保障 Redis 高效的运行。

 

Redis 最大运行内存

 

只有在 Redis 的运行内存达到了某个阀值,才会触发内存淘汰机制,这个阀值就是我们设置的最大运行内存,此值在 Redis 的配置文件中可以找到,配置项为 maxmemory。

 

内存淘汰执行流程,如下图所示:

图片

 

 
查询最大运行内存


我们可以使用命令 config get maxmemory 来查看设置的最大运行内存,命令如下:

 

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127.0.0.1:6379> config get maxmemory1) "maxmemory"2) "0"

 

我们发现此值竟然是 0,这是 64 位操作系统默认的值,当 maxmemory 为 0 时,表示没有内存大小限制。

 

注意:32 位操作系统,默认的最大内存值是 3GB。

 

内存淘汰策略

 

 
查看 Redis 内存淘汰策略

 

我们可以使用 config get maxmemory-policy 命令,来查看当前 Redis 的内存淘汰策略,命令如下:

 

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127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy1) "maxmemory-policy"2) "noeviction"

 

可以看出此 Redis 使用的是 noeviction 类型的内存淘汰机制,它表示当运行内存超过最大设置内存时,不淘汰任何数据,但新增操作会报错。

 

 
内存淘汰策略分类

 

早期版本的 Redis 有以下 6 种淘汰策略:

 

  • noeviction:不淘汰任何数据,当内存不足时,新增操作会报错,Redis 默认内存淘汰策略;

  • allkeys-lru:淘汰整个键值中最久未使用的键值;

  • allkeys-random:随机淘汰任意键值;

  • volatile-lru:淘汰所有设置了过期时间的键值中最久未使用的键值;

  • volatile-random:随机淘汰设置了过期时间的任意键值;

  • volatile-ttl:优先淘汰更早过期的键值。

 

在 Redis 4.0 版本中又新增了 2 种淘汰策略:

 

  • volatile-lfu:淘汰所有设置了过期时间的键值中,最少使用的键值;

  • allkeys-lfu:淘汰整个键值中最少使用的键值。

 

其中 allkeys-xxx 表示从所有的键值中淘汰数据,而 volatile-xxx 表示从设置了过期键的键值中淘汰数据。

 

 
修改 Redis 内存淘汰策略

 

设置内存淘汰策略有两种方法,这两种方法各有利弊,需要使用者自己去权衡。

 

方式一:通过“config set maxmemory-policy 策略”命令设置。它的优点是设置之后立即生效,不需要重启 Redis 服务,缺点是重启 Redis 之后,设置就会失效。

 

方式二:通过修改 Redis 配置文件修改,设置“maxmemory-policy 策略”,它的优点是重启 Redis 服务后配置不会丢失,缺点是必须重启 Redis 服务,设置才能生效。

 

内存淘汰算法

 

从内测淘汰策略分类上,我们可以得知,除了随机删除和不删除之外,主要有两种淘汰算法:LRU 算法和 LFU 算法。

 

 
LRU 算法

 

LRU 全称是 Least Recently Used 译为最近最少使用,是一种常用的页面置换算法,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

 

1)LRU 算法实现

 

LRU 算法需要基于链表结构,链表中的元素按照操作顺序从前往后排列,最新操作的键会被移动到表头,当需要内存淘汰时,只需要删除链表尾部的元素即可。

 

2)近 LRU 算法

 

Redis 使用的是一种近似 LRU 算法,目的是为了更好节约内存,它的实现方式是给现有的数据结构添加一个额外的字段,用于记录此键值的最后一次访问时间,Redis 内存淘汰时,会使用随机采样的方式来淘汰数据,它是随机取 5 个值(此值可配置),然后淘汰最久没有使用的那个。

 

3)LRU 算法缺点

 

LRU 算法有一个缺点,比如说很久没有使用的一个键值,如果最近被访问了一次,那么它就不会被淘汰,即使它是使用次数最少的缓存,那它也不会被淘汰,因此在 Redis 4.0 之后引入了 LFU 算法,下面我们一起来看。

 

 
LFU 算法

 

LFU 全称是 Least Frequently Used 翻译为最不常用的,最不常用的算法是根据总访问次数来淘汰数据的,它的核心思想是“如果数据过去被访问多次,那么将来被访问的频率也更高”。

 

LFU 解决了偶尔被访问一次之后,数据就不会被淘汰的问题,相比于 LRU 算法也更合理一些。

 

在 Redis 中每个对象头中记录着 LFU 的信息,源码如下:

 

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typedef struct redisObject {    unsigned type:4;    unsigned encoding:4;    unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or                            * LFU data (least significant 8 bits frequency                            * and most significant 16 bits access time). */    int refcount;    void *ptr;} robj;

 

在 Redis 中 LFU 存储分为两部分,16 bit 的 ldt(last decrement time)和 8 bit 的 logc(logistic counter)。

 

  • logc 是用来存储访问频次,8 bit 能表示的最大整数值为 255,它的值越小表示使用频率越低,越容易淘汰;

  • ldt 是用来存储上一次 logc 的更新时间。

 

总结

 

综上所述我们了解到,Redis 内存淘汰策略和过期回收策略是完全不同的概念,内存淘汰策略是解决 Redis 运行内存过大的问题的,通过与 maxmemory 比较,决定要不要淘汰数据,根据 maxmemory-policy 参数,决定使用何种淘汰策略,在 Redis 4.0 之后已经有 8 种淘汰策略了,默认的策略是 noeviction 当内存超出时不淘汰任何键值,只是新增操作会报错。


 
作者丨程序员字典
来源丨zhuanlan.zhihu.com/p/648553216
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最新评论
访客 2024年04月08日

如果字段的最大可能长度超过255字节,那么长度值可能…

访客 2024年03月04日

只能说作者太用心了,优秀

访客 2024年02月23日

感谢详解

访客 2024年02月20日

一般干个7-8年(即30岁左右),能做到年入40w-50w;有…

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