Redis过期处理策略、惰性删除、定期删除、RDB和AOF、内存淘汰机制

本文主要是介绍Redis过期处理策略、惰性删除、定期删除、RDB和AOF、内存淘汰机制，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、51CTO专家博主、阿里云专家博主、清华大学出版社签约作者、产品软文创造者、技术文章评审老师、问卷调查设计师、个人社区创始人、开源项目贡献者。🌎跑过十五公里、徒步爬过衡山、🔥有过三个月减肥20斤的经历、是个喜欢躺平的狠人。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、Spring MVC、SpringCould、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RockerMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。🎥有从0到1的高并发项目经验，利用弹性伸缩、负载均衡、报警任务、自启动脚本，最高压测过200台机器，有着丰富的项目调优经验。

📙经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续在明年出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码–沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！

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💡在这个美好的时刻，本人不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

🍊 Redis过期策略

Redis采用的过期策略
惰性删除+定期删除

🎉 惰性删除流程

什么是惰性删除呢？让我们来一探究竟。

在Redis中，我们经常会使用到get、setnx等操作。而在进行这些操作之前，Redis会先检查key是否过期。若过期，Redis会将key删除，然后再执行相应的操作；若没过期，Redis会直接执行相应的操作。

这个过程就是惰性删除流程。它为我们的操作提供了很大的便利，因为我们不需要手动去删除过期的key，Redis会自动为我们完成这个任务。

不过，也有可能出现一些问题。比如说，我们可能会误将一个长期不使用的key设定为永久Key，这样就会一直存在内存中。这时候，就需要我们手动去删除这个key。

但是，我们也无需过于担心这个问题。因为Redis有自己的内存管理机制，一旦内存不够用，Redis就会自动将不常用的key删除，以保证内存的充足。

那么，惰性删除流程具体是如何实现的呢？让我们来看一个例子。

假设我们现在有一个key为“test”的键值对，其中value值为“Hello World”。我们设置这个key的过期时间为10秒。当我们进行get操作的时候，Redis会先检查这个key是否过期。如果没有过期，那么Redis就会直接返回value值“Hello World”。但是，如果已经过期了，Redis就会先将这个key删除，然后再返回null值。

那么，这个惰性删除流程对我们有什么好处呢？首先，这个流程可以避免我们手动去删除过期的key，省去了我们很多的时间和精力。其次，惰性删除流程也可以让我们更加高效地利用Redis的存储空间，让Redis的性能更加优化。

当然，也需要注意的是，在进行开发的时候，我们需要根据实际情况来设置key的过期时间。如果我们需要一个长期使用的key，就需要将过期时间设置为0，即为永久Key。而如果我们需要一个临时性的key，就需要将过期时间设置为较短的时间。

总之，惰性删除流程是Redis中非常重要的一个机制，它让我们的操作更加高效、方便。希望本文对大家有所帮助，如果您还有其他问题，欢迎私信给我哦！

🎉 定期删除流程

首先，我们来看看什么是定期删除流程。简单来说，定期删除流程是指在Redis中，对指定数量的数据库进行遍历，随机删除小于等于指定数量的过期key。如果遍历到的库中没有设置过期时间的key，则直接执行下一个库的遍历；如果遍历到的库中有设置过期时间的key，则检查是否过期，如果过期则删除key。定期删除操作会持续执行，直到达到指定时长或者删除的过期key数量达到指定个数时停止。

那么，为什么要进行定期删除呢？因为在Redis中，key是有过期时间的。如果一个key过期了，但是没有被及时删除，那么就会占用宝贵的内存资源，导致Redis内存块耗尽。为避免这种情况发生，我们就要对过期key进行删除。而定期删除流程就是定时清理过期key的一个方法。

那么，定期删除流程是如何实现的呢？我们知道，Redis是一个高性能的内存数据库，那么在内存中，如何选择要删除的过期key呢？这就需要用到算法了。Redis中使用的是一种叫作“惰性删除”的算法。这种算法会在访问key的时候，检查它是否过期。如果过期了，就会被标记为“待删除”，在下一次操作或者定期删除时，才会被真正地删除。这种算法的好处是避免了频繁地遍历和删除key，从而提高了Redis的性能。

不过，有时候定期删除流程也会出现问题。比如说，如果定期删除漏掉了很多过期key，那么会导致内存块耗尽，进而影响Redis的性能和稳定性。这时候，就需要运用到另一种技术——内存淘汰机制。内存淘汰机制会根据一些策略，选择一些key进行删除，从而释放内存空间。常用的策略有：LRU（Least Recently Used，最近最少使用）、LFU（Least Frequently Used，最不经常使用）和Random（随机）等。这些策略分别适用于不同的应用场景。

最后，我们来总结一下定期删除流程的要点。定期删除流程是对过期key进行定时删除的一种方法，使用了惰性删除算法来优化删除效率。如果定期删除漏掉了很多过期key，就需要运用内存淘汰机制来释放内存空间。在实际应用中，应该根据具体的业务需求和数据特点，选择合适的算法和策略来实现定期删除和内存淘汰。
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🎉 内存淘汰机制

在内存不足的情况下，Redis会使用一系列的内存淘汰机制来减少内存使用，从而保证系统的稳定性和可用性。这些内存淘汰机制包括noeviction、allkeys-lru、allkeys-random、volatile-lru、volatile-random、volatile-ttl。其中，noeviction虽然不会淘汰数据，但一般很少使用，因为它会导致新写入操作报错。而allkeys-lru和volatile-ttl是常用的内存淘汰机制。

allkeys-lru的工作原理是从键空间中移除最近最少使用的key。它通过检查键空间中的计数器来判断哪些key最近最少使用。例如，某个key的计数器之前已经被访问过多次，但是在最近的一段时间内没有被访问，那么它就是最近最少使用的key，可以被淘汰。这个机制非常适用于缓存场景，因为经常被访问的数据可以保留在内存中，而不常用的数据可以被清除，释放内存。

而volatile-ttl则是在设置了过期时间的键空间中，优先移除过期时间更早的key。它通过检查键空间中的过期时间来判断哪些key需要被淘汰。例如，某个key的过期时间已经过期了，那么它就是过期时间更早的key，优先被淘汰。这个机制非常适用于缓存场景，因为经常被访问的数据可以保留在内存中，而过期了的数据可以被清除，释放内存。

除了allkeys-lru和volatile-ttl之外，还有allkeys-random和volatile-random两个机制。它们的工作原理类似，都是随机移除某个key。但是，在实际应用中，由于没有规律可循，这种机制经常导致内存淘汰后造成性能下降，所以一般情况下不建议使用。

此外，Redis还提供了LFU（Least Frequently Used）和LRU（Least Recently Used）两种常见的内存淘汰机制。LFU是基于梯形数组实现的计数器机制，通过记录每个key被访问的次数来判断哪些key需要被淘汰。而LRU则是基于时间戳实现的机制，通过记录每个key最近被访问的时间戳来判断哪些key需要被淘汰。在实际应用中，LFU和LRU两种机制经常被同时使用，以保证系统的稳定性和可用性。

总之，Redis的内存淘汰机制是非常重要的，可以帮助我们优化系统的内存使用和性能表现。在实际应用中，根据场景和需求选择合适的内存淘汰机制是非常关键的一步。

🎉 RDB对过期key的处理

RDB，全称Redis Database，是Redis的一种持久化机制，它可以把内存中的数据写入到硬盘中，从而保证Redis的数据不会因进程退出或机器故障而丢失。在Redis中，RDB是通过fork一个子进程来进行的，子进程会将当前内存中的数据写入临时文件中，然后替换原来的RDB文件。但是，在进行RDB持久化时，需要注意一个问题，那就是过期key的处理问题。

首先我们需要了解一个概念，就是Redis中的key是有过期时间的，当key的过期时间到达之后，Redis会自动删除该key。但是，如果在进行RDB持久化时，过期key没有进行处理，会导致RDB文件中存在已经过期的key，这样就会浪费存储空间，同时也会影响性能。因此，在进行RDB持久化时，需要对过期key进行处理。

对过期key的处理分为两种情况：在持久化过程中和在恢复数据过程中。

在持久化过程中，Redis会先将内存数据库中的数据写入到一个临时文件中，然后再用该文件替换原来的RDB文件。在进行持久化时，Redis会对每一个key进行过期检查，如果发现该key已经过期，就不会将其写入临时文件中，从而保证生成的RDB文件中不存在已经过期的key。这样可以节省存储空间，同时也可以提高Redis的性能。

举个例子，假设我们有一个key为“test”的数据，在内存数据库中的过期时间为60秒。如果在60秒内，我们进行了RDB持久化操作，则会将该key写入临时文件中。但是，如果在60秒后，我们再次进行RDB持久化操作，则会发现该key已经过期，因此不会将其写入临时文件中。

在恢复数据过程中，Redis会先将RDB文件中的数据读取到内存数据库中，然后再进行数据的处理。在进行数据处理时，Redis会对每一个key进行过期检查，如果发现该key已经过期，就不会将其导入到内存数据库中。这样可以保证恢复的数据都是有效的数据，从而避免出现数据的混乱和错误。

举个例子，假设我们有一个RDB文件，其中包含一个key为“test”的数据，在RDB文件中的过期时间为60秒。如果我们将该RDB文件恢复到内存数据库中，然后在60秒内进行查询操作，则会发现该key是存在的，因为在60秒内，该key还没有过期。但是，如果在60秒后进行查询操作，则会发现该key已经不存在了，因为已经过期了。

需要注意的是，在从RDB文件中恢复数据时，只会忽略已经过期的key，而不会立刻将其删除。只有当进行查询操作时，才会删除已经过期的key，从而保证内存数据库中的数据是准确的。

综上所述，对过期key的处理对于RDB持久化机制来说非常重要。在持久化过程中，需要对已经过期的key进行处理，不写入到RDB文件中；在恢复数据过程中，需要对已经过期的key进行处理，不导入到内存数据库中。这样可以保证RDB文件中的数据都是有效的数据，同时也可以提高Redis的性能。

🎉 AOF对过期key的处理

AOF是指Append-Only File，即追加式文件。它是Redis中的一种持久化方式，用于将Redis中的数据持久化到硬盘上，以便在Redis重启时能够从硬盘读取数据恢复。在Redis中，数据可以被存储在内存中，但是内存中的数据会在Redis重启时丢失，所以需要将数据持久化到硬盘上。

在Redis中，每个key都有一个过期时间，当过期时间到达后，这个key就会被Redis删除。对于AOF来说，过期key并不会影响AOF的持久化。具体来说，对于过期的key，如果它还没有被删除，那么在执行AOF持久化操作时，这个key是不会被写入AOF文件的。因为这个key没有被修改过，所以并不需要将它写入AOF文件中。

但是，当这个已经过期的key被删除时，程序会向AOF文件追加一条del命令。这条del命令表示将来在使用AOF文件来恢复数据时，这个过期的键就会被删除掉。

除了对已经过期的key的处理，AOF还有一个功能就是重写。AOF重写是指将AOF文件中的数据重新写入到另一个文件中，以达到减小AOF文件的大小、提高性能的目的。在AOF重写的过程中，会先判断key是否过期，如果这个key已经过期了，那么就不会被重写到新的AOF文件中。这样做的好处在于可以减小新的AOF文件的大小，提高重写的效率。

举一个例子来说明AOF对过期key的处理。假设我们在Redis中存储了一个键值对，key为"hello"，value为"world"，过期时间为10秒。在这10秒内，我们执行了一些操作，比如将"hello"的值修改了。此时，在执行AOF持久化操作时，会将这个键值对以及修改操作写入到AOF文件中。但是，在10秒到期后，这个键就会自动被Redis删除。当我们再次执行AOF持久化操作时，由于这个键已经被删除了，所以并不需要将它写入AOF文件中。如果我们在key过期后，手动执行了删除操作，那么这个删除操作就会被写入AOF文件中，以保证在将来使用AOF文件恢复数据时，过期的键会被删除。

总之，AOF对过期key的处理是非常严谨和细致的。在Redis中，过期key并不会影响AOF的持久化，同时AOF重写时也会排除过期的键，以避免浪费磁盘空间和提高重写效率。

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