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Redis回收策略：實現(xiàn)高效內存管理
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隨著數(shù)據(jù)存儲需求的增加，內存成為了數(shù)據(jù)庫中最珍貴的資源之一。作為一款高效的內存數(shù)據(jù)庫，Redis優(yōu)化與管理內存的能力是其重要的優(yōu)勢之一。然而，隨著數(shù)據(jù)增加以及Redis本身的運行，Redis內存消耗的問題也逐漸浮現(xiàn)。為了避免內存溢出的情況，Redis提供了多種回收策略以平衡內存使用，實現(xiàn)高效內存管理。本文將對Redis內存回收策略進行詳細介紹，并探討其實現(xiàn)方式。
一、Redis內存回收策略的分類
目前Redis提供了5種回收策略，具體如下。
1. noeviction: 當Redis使用內存達到最大容量，不刪除任何現(xiàn)有的鍵值對，也不接受新的寫入請求。這是默認的回收策略。
2. allkeys-lru: Redis在所有鍵值對中查找最近最少使用的鍵，在達到最大容量時刪除該鍵值對。
3. volatile-lru: Redis在已經過期的鍵值對中查找最近最少使用的鍵，在達到最大容量時刪除該鍵值對。
4. allkeys-random: 根據(jù)隨機算法尋找一個鍵值對并刪除。
5. volatile-random: Redis在已經過期的鍵值對中隨機查找一個并刪除。
二、Redis內存回收策略的實現(xiàn)
（1）noeviction: 該策略是默認策略，不需要特殊實現(xiàn)。
（2）allkeys-lru: Redis通過維護一個時間戳來記錄鍵值對最近一次讀取的時間。當需要回收時，Redis會遍歷所有的鍵值對，找到最近最少使用的鍵值對并刪除。
具體實現(xiàn)方式如下。
“`c
static int evictionPolicyCompareKeys(const void *a, const void *b) {
const redisDb *db = server.db+(long) a;
dictEntry *de = db->dict->dictGetRandomKey();
robj *key = (robj*)de->dictGetKey();
return dictCompare(server.lazyfree_lazy_eviction ? (const void*)key : (const void*)de, b);
}
int LFUGetTimeInMinutes(void) {
struct timeval tv;
gettimeofday(&tv, NULL);
return (int) ((tv.tv_sec-GLOBAL_TIME_OFFSET)/60);
}
void LRUClock(void) {
server.lruclock = LFUGetTimeInMinutes();
}
static unsigned int LRUGetLRUOrLFU(const Dict *d) {
dictEntry *de;
//查找具有最短閑置時間的鍵值對
de = d->dictGetRandomKey();
return (unsigned int)(long) dictGetVal(de);
}
…省略部分代碼…
void signalLruMutexAcquired(void) {
server.lrulock_mutex = 1;
pthread_cond_signal(&server.lrulock_cond);
}
static int lazyFreeCycleTryFree(void) {
dictEntry *de;
robj *key;
RedisModuleCtx *ctx = RedisModule_GetThreadSafeContext(NULL);
int j = server.lazyfree_objects_per_cycle;
if (j
RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx); // 釋放資源
return 0;
}
while (j–) {
de = lazyfreeGetPendingEntryToFree();
if (!de) {
break;
}
key = dictGetKey(de);
deleteKeyFromDb(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key,nullptr,false,false);
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC, “del”, key,
server.lazyfree_lazy_eviction ? server.lazyfree_objects_hdr.ns : 0, NULL, server.lazyfree_async_flush);
if (!server.lazyfree_lazy_eviction && !server.loading) {
trackingInvalidateKey(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key);
}
server.stat_evicted++;
server.stat_evicted_time += LFUGetTimeInMinutes() – (unsigned int)(long)DeleteLRUOrLFU(server.lazyfree_objects_pool);
}
RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx); // 釋放資源
return j!=-1;
}
（3）volatile-lru: 與allkeys-lru類似，但只在已經過期的鍵值對中查找最近最少使用的鍵。
（4）allkeys-random: Redis通過隨機算法查找并刪除一個鍵值對，實現(xiàn)隨機回收的方式。
具體實現(xiàn)方式如下。
```c
static int lazyFreeCycleRandom(void) {
dictEntry *de;
robj *key;
RedisModuleCtx *ctx = RedisModule_GetThreadSafeContext(NULL);
int freed = 0;
while (server.lazyfree_objects_queued) {
de = lazyfreeGetPendingEntryToFree();
if (!de) {
break;
}
key = dictGetKey(de);
deleteKeyFromDb(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key,nullptr,false,false);
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC, "del", key,
server.lazyfree_lazy_eviction ? server.lazyfree_objects_hdr.ns : 0, NULL, server.lazyfree_async_flush);
if (!server.lazyfree_lazy_eviction && !server.loading) {
trackingInvalidateKey(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key);
}
server.stat_evicted++;
server.stat_evicted_time += LFUGetTimeInMinutes() - RandomLRUOrLFU(server.lazyfree_objects_pool);
freed++;
if (freed >= server.lazyfree_objects_per_cycle) {
break;
}
}
RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx);
return 0;
}
（5）volatile-random: 與allkeys-random類似，但是只作用于已經過期的鍵值對中。
三、Redis內存回收策略的選擇
在實際應用中，應按照業(yè)務場景來選擇不同的Redis內存回收策略。一方面，allkeys-lru和volatile-lru策略適用于需要盡量保留所有數(shù)據(jù)的場景。由于能夠避免僵尸數(shù)據(jù)的產生，所以更容易保持Redis的穩(wěn)定性。另一方面，allkeys-random和volatile-random策略適用于需要快速回收內存的場景，但會導致數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性。因此，在實際應用中，需要在穩(wěn)定性和性能之間做出平衡。
Redis提供了不同的回收策略用于應對不同的數(shù)據(jù)場景，通過選擇合適的策略，可以實現(xiàn)Redis內存的高效管理，避免因內存溢出而導致的數(shù)據(jù)丟失。
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