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Redis突破性改進(jìn)淘汰計(jì)算方式
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Redis作為一個(gè)高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，被廣泛應(yīng)用于緩存、消息隊(duì)列等場景，但是Redis原生的淘汰算法在某些場景下表現(xiàn)并不盡如人意，比如如果想要快速地清理超時(shí)未使用的鍵值對(duì)，單靠Redis原生的LRU算法可能會(huì)導(dǎo)致大量緩存未被及時(shí)清理，導(dǎo)致內(nèi)存資源浪費(fèi)。
針對(duì)這一問題，Redis社區(qū)近期進(jìn)行了改進(jìn)，在Redis4.0版本中引入了主動(dòng)式清除失效鍵值對(duì)的淘汰算法，使得Redis在一些特殊場景下的性能有了非常大的提升。
Redis原生的淘汰算法
在Redis中，淘汰算法主要是用來清理占用內(nèi)存比較多而又長時(shí)間未被使用的鍵值對(duì)。Redis默認(rèn)使用的淘汰算法是LRU（最近最少使用）算法，即最近最少被使用的鍵值對(duì)會(huì)被優(yōu)先清理，但是這個(gè)算法在某些場景下會(huì)遇到一些問題，比如：
1.如果某個(gè)鍵值對(duì)在過去一段時(shí)間都沒有被使用，但在某個(gè)短時(shí)間內(nèi)又被大量使用，那么它可能仍然有很高的價(jià)值，但是由于LRU算法仍然會(huì)優(yōu)先清除它，導(dǎo)致內(nèi)存資源浪費(fèi)；
2.如果某些鍵值對(duì)雖然長時(shí)間未被使用，但是也并不需要被清理，比如一些配置項(xiàng)等數(shù)據(jù)。
主動(dòng)式清除失效鍵值對(duì)的淘汰算法
為了解決以上問題，Redis社區(qū)引入了主動(dòng)式清除失效鍵值對(duì)的淘汰算法，即Redis會(huì)自動(dòng)掃描被選中的keyspace，主動(dòng)地去清理已經(jīng)失效的鍵值對(duì)。引入這個(gè)算法的目的是為了能夠更快地清理那些超時(shí)未使用的鍵值對(duì)，更有效地利用內(nèi)存資源。
在Redis 4.0版本中引入的主動(dòng)式清除淘汰算法，采用的是基于TTL（Time To Live）的失效緩存，當(dāng)Redis發(fā)現(xiàn)某個(gè)鍵已經(jīng)過期時(shí)，就會(huì)加入到一個(gè)“偽LRU隊(duì)列”中。在淘汰時(shí)，Redis會(huì)優(yōu)先清理掉“偽LRU隊(duì)列”中的鍵值對(duì)，這樣就能夠盡快地清理掉那些長時(shí)間未被使用的鍵值對(duì)，增加了Redis的效率和容錯(cuò)性。
具體來說，Redis 4.0的主動(dòng)式清除淘汰算法包括四個(gè)步驟：
1.Redis首先會(huì)掃描已經(jīng)過期的鍵值對(duì)（通過TTL來判斷），將它們加入“偽LRU隊(duì)列”中；
2.Redis會(huì)計(jì)算出“偽LRU隊(duì)列”中每個(gè)鍵值對(duì)的訪問頻率和最后訪問時(shí)間，并根據(jù)此計(jì)算出一個(gè)“熱度值”，表示當(dāng)前鍵值對(duì)的熱度；
3.根據(jù)計(jì)算得出的“熱度值”，Redis會(huì)選擇并清除“偽LRU隊(duì)列”中的一些鍵值對(duì)，以此釋放內(nèi)存資源；
4.Redis會(huì)不斷重復(fù)上述步驟，保證內(nèi)存資源的高效利用。
代碼示例
主動(dòng)式清除失效鍵值對(duì)的淘汰算法在Redis中可以通過設(shè)置“ACTIVE_EXPIRE_CYCLE”參數(shù)來開啟，具體代碼示例如下：
config set active_expire_cycle 100
這行代碼的作用是，將Redis的“主動(dòng)淘汰周期”設(shè)置為100毫秒，也就是說，每100毫秒Redis會(huì)自動(dòng)去檢查過期的鍵值對(duì)，并釋放內(nèi)存資源。如果設(shè)置為0，則表示禁用主動(dòng)淘汰功能。
結(jié)語
主動(dòng)式清除失效鍵值對(duì)的淘汰算法的引入，使得Redis在一些特殊場景下的性能有了非常大的提升。但是需要注意的是，由于該算法需要不斷掃描“偽LRU隊(duì)列”，因此對(duì)于部分壓力較大的應(yīng)用，可能會(huì)對(duì)Redis的性能造成一定影響。因此，在使用時(shí)需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景進(jìn)行調(diào)整。
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