Redis里那些过期算法到底有哪些，怎么选才合适呢？

在Redis里,管理那些设置了过期时间的键（key）并准时删除它们，是一个非常重要的任务，直接影响到内存的使用效率和系统的性能，Redis并不是在键过期的那一刻就立刻删除它，因为那样会对性能造成很大冲击，相反，它使用了几种策略组合在一起工作，主要可以归结为两类：被动过期和主动过期。

核心的过期删除算法（策略）

1. 被动过期（惰性删除）

   • 怎么做的：当客户端尝试访问一个键的时候，Redis才会去检查这个键是否已经过期，如果过期了，就立刻删除这个键，然后返回空值给客户端，就像这个键从来不存在一样。
   • 优点：非常省资源，只在使用时检查，如果某个过期键永远不再被访问，那么它就会一直待在内存里，直到被其他策略清理掉，这种方式把删除操作分散到了各个命令中，没有额外的CPU开销。
   • 缺点：对内存不友好，如果有很多键过期后再也没有被访问，它们就会成为“僵尸键”，白白占用着宝贵的内存空间，可能导致内存无法释放。

2. 主动过期（定期删除）

   

   • 怎么做的：由于惰性删除的缺点，Redis还需要一个主动扫描的机制，它会定期地（默认是每100毫秒一次）随机抽取一部分设置了过期时间的键，检查它们是否过期，如果过期就删除，这个过程是循环进行的。
   • 优点：在一定程度上弥补了惰性删除的不足，能够清理掉那些不再被访问的过期键，减少了内存的浪费。
   • 缺点：
     • 难以完全精确：因为是抽样检查，不可能在一次循环中检查所有键，所以总会有一部分过期的键不能立刻被删除，会有一定的延迟。
     • CPU消耗的权衡：如果抽样的键数量太多或者检查得太频繁，就会消耗较多的CPU资源，可能影响正常请求的处理，反之，如果抽样的太少或频率太低，又会导致大量过期键堆积。

当内存不足时的应对算法：淘汰策略

上面两种策略是日常维护过期键的,但当内存使用达到Redis设置的上限时，即使有定期删除，也可能来不及清理出足够空间，这时候，就需要“淘汰策略”来强行删除一些键以腾出空间，这里的删除对象不仅包括过期的键，也可能包括未过期的键，Redis提供了8种淘汰策略供用户选择：

1. noeviction：默认策略，当内存不足时，新写入的操作会报错，读、删除操作正常进行，这适用于你希望数据绝对可靠，宁愿报错也不能丢失的场景。
2. allkeys-lru：从所有key中，使用LRU算法（最近最少使用）淘汰最久未被访问的键。
3. volatile-lru：只从设置了过期时间的key中，使用LRU算法淘汰最久未被访问的键。
4. allkeys-lfu：从所有key中，使用LFU算法（最不经常使用）淘汰访问频率最低的键。（这是4.0版本后新增的）
5. volatile-lfu：只从设置了过期时间的key中，使用LFU算法淘汰访问频率最低的键。
6. allkeys-random：从所有key中，随机选择并删除键。
7. volatile-random：只从设置了过期时间的key中，随机选择并删除键。
8. volatile-ttl：只从设置了过期时间的key中，淘汰剩余存活时间（TTL）最短的键。

怎么选才合适？

选择哪种淘汰策略,完全取决于你的业务场景和数据特性，以下是一些常见的选型建议：

• 如果你的数据重要性有区分，且热点数据比较明显：这是最常见的场景，推荐使用 allkeys-lru，它能有效地将热点数据保留在内存中，淘汰掉那些长期不被访问的冷数据，从而保证缓存的命中率。
• 如果你能明确区分缓存和持久数据：即你希望设置了过期时间的只是缓存，而没设置过期时间的是重要的持久数据，绝对不能丢，那么可以选择 volatile-lru 或 volatile-lfu，这样Redis只会在缓存数据里进行淘汰，保护了你的核心数据。
• 如果你的数据访问频率比访问时间更能体现其价值：一个键在短时间内被疯狂访问了无数次，但之后很久没用了，你希望它能比一个偶尔被访问一次的键留存更久，这种情况下，allkeys-lfu 或 volatile-lfu 是比LRU更好的选择。
• 如果你希望数据尽可能存活得久一点，且不关心淘汰顺序：可以考虑 volatile-ttl，它会优先淘汰即将过期的键，让那些还有很长时间才过期的键多存活一会儿。
• 如果你的数据没有明显的访问模式，所有键被访问的概率都差不多：那么使用 allkeys-random 或 volatile-random 这种随机淘汰的策略，反而能获得一个比较平均的结果，而且实现简单，开销小。
• 如果你的数据绝对不能丢失，内存不足时你更愿意收到错误：比如在进行一些金融交易时，确保数据正确性比可用性更重要，那么就应该坚持使用默认的 noeviction 策略，同时你需要有监控机制，确保内存不会轻易用尽。

总结一下（来源：基于Redis官方文档对过期和内存淘汰机制的描述综合得出），Redis的过期管理是一个组合拳：惰性删除 + 定期删除 是基础保障，用于日常清理，而内存淘汰策略是在极端情况下的最后防线，选择哪个策略，没有绝对的对错，关键是想清楚你的业务中“什么样的数据在内存不足时可以被牺牲掉”。allkeys-lru 是一个普适性较强的安全选择。