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Redis是一款內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它是基于內(nèi)存的存儲(chǔ)系統(tǒng)，方便快捷，應(yīng)用廣泛。但是，由于內(nèi)存容量有限，當(dāng)Redis系統(tǒng)中內(nèi)存占用過多時(shí)，就需要采取一些數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制，來保證Redis系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文將分析Redis的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制。
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一、Redis的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制
1.1 Redis的內(nèi)存管理方式
Redis的內(nèi)存管理方式是采用了內(nèi)存池和簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串兩種方法。在Redis中，每當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的字符串時(shí)，都會(huì)通過內(nèi)存池分配一段合適的內(nèi)存空間，并將 Redis對(duì)象保存在其中。
由于內(nèi)存池具有先申請(qǐng)先釋放，使用壽命較長(zhǎng)的特性，使得 Redis 對(duì)象使用壽命更加可控，同時(shí)也減少了使用操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的頻繁調(diào)用，減少系統(tǒng)開銷，提高Redis的性能。
1.2 Redis的數(shù)據(jù)淘汰類型
Redis中提供了五種不同的數(shù)據(jù)淘汰類型:
(1) 輪詢刪除(Policy: volatile-lru)
Redis為了實(shí)現(xiàn)一些內(nèi)存緊張時(shí)的自動(dòng)淘汰，設(shè)計(jì)了五種數(shù)據(jù)淘汰類型，其中第一種是輪詢刪除。這種刪除方式是優(yōu)先刪除那些最近最少使用(least recently used，LRU)的數(shù)據(jù)，以此保證使用頻率低的數(shù)據(jù)被淘汰，從而釋放出更多的空間。
(2) 隨機(jī)刪除(Policy: volatile-random)
隨機(jī)刪除是在淘汰數(shù)據(jù)時(shí)，首先會(huì)隨機(jī)選擇一些數(shù)據(jù)，再選擇其中使用頻率較低的進(jìn)行淘汰。這種刪除方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快速，缺點(diǎn)是容易淘汰一些需要長(zhǎng)時(shí)間累積數(shù)據(jù)的鍵，對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
(3) 逐出存活時(shí)間最短的鍵(Policy: volatile-ttl)
逐出存活時(shí)間最短的鍵是優(yōu)先刪除那些雖然時(shí)間較短，但是占用內(nèi)存較大的鍵值對(duì)。這種刪除方式可以有效提高Redis系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。
(4) 定期刪除(Policy: allkeys-lru)
定期刪除方式是在一定的時(shí)間周期內(nèi)，對(duì)Redis存儲(chǔ)的鍵值數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描和刪除。這種刪除方式的優(yōu)點(diǎn)是可以保證Redis的存儲(chǔ)空間的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)過度占用內(nèi)存的情況。
(5) 隨機(jī)刪除一部分?jǐn)?shù)據(jù)，在其中隨機(jī)選擇一些數(shù)據(jù)并刪除(Policy: allkeys-random)
隨機(jī)刪除一部分?jǐn)?shù)據(jù)方式是在Redis存儲(chǔ)數(shù)據(jù)達(dá)到一定大小后，隨機(jī)刪除多余的部分?jǐn)?shù)據(jù)，并選擇其中使用頻率較低的部分進(jìn)行淘汰。
1.3 Redis數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
Redis實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制的方式可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)：
(1) 主動(dòng)刪除
這種方式是開發(fā)者手動(dòng)調(diào)用REDIS中的DEL、EXPIRE、HDEL等命令，通過控制Redis存儲(chǔ)的鍵值對(duì)的生命周期進(jìn)行主動(dòng)刪除。
(2) 被動(dòng)刪除
這種刪除方式是當(dāng)Redis存儲(chǔ)空間達(dá)到內(nèi)存上限時(shí)，Redis會(huì)根據(jù)配置的淘汰策略和策略權(quán)重，自動(dòng)控制數(shù)據(jù)淘汰。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以有效保證Redis存儲(chǔ)空間的合理利用，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
二、Redis的手動(dòng)數(shù)據(jù)淘汰操作
在Redis中，手動(dòng)數(shù)據(jù)淘汰可以通過調(diào)用Redis提供的DEL、HDEL、EXPIRE等命令較為簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
2.1 DEL命令
DEL命令是Redis提供的一個(gè)通用的Redis鍵數(shù)據(jù)刪除命令。需要注意的是，DEL命令并不會(huì)對(duì)Redis的內(nèi)存占用進(jìn)行刪除，不會(huì)釋放內(nèi)存空間。如果需要釋放內(nèi)存空間，可以使用redis-cli客戶端執(zhí)行”flushall”命令清空整個(gè)Redis存儲(chǔ)空間。
示例代碼：
DEL mykey
2.2 EXPIRE命令
EXPIRE命令是Redis提供的一個(gè)可以設(shè)置鍵值對(duì)的過期時(shí)間的命令，可以用于鍵數(shù)據(jù)的自動(dòng)刪除。
示例代碼：
EXPIRE mykey 3600
2.3 HDEL命令
HDEL命令可以刪除Redis中的一個(gè)哈希鍵中的字段。
示例代碼：
HDEL myhash field1
結(jié)論
Redis的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制是比較復(fù)雜的，不同的淘汰策略對(duì)應(yīng)著不同的淘汰方式，不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要選擇不同的淘汰策略。Redis的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制在保證系統(tǒng)性能同時(shí)，也要考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是對(duì)于高并發(fā)的系統(tǒng)，我們需要考慮到保證數(shù)據(jù)的可用性，同時(shí)也需要考慮到數(shù)據(jù)的容災(zāi)性和備份性。所以，在設(shè)計(jì)Redis的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制時(shí)，需要兼顧性能、容災(zāi)性和可用性，確保系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定性。
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