Redis 缓存满了怎么办？

引言

Redis 缓存使用内存来保存数据。随着需要缓存的数据量的增加，有限的缓存空间将不可避免地被填充。在这个时候，我们该怎么办？接下来，本文将讨论缓存后的数据淘汰机制。

值得注意的是，在 Redis 中 过期策略 和 内存淘汰策略 是两个完全不同的概念。Redis 过期策略是指 Redis 使用哪种策略来删除过期的键值对；内存淘汰机制是指当 Redis 在运行内存超过设定的最大内存后，将使用什么策略来删除合格的键值对，以确保 Redis 高效运行。

只有在 Redis 只有当运行内存达到一定的阀值时，才会触发内存淘汰机制。这个阀值是我们设置的最大运行内存，这个值在 Redis 可以在配置文件中找到，配置项是 maxmemory。

内存淘汰执行流程如下图所示：

我们可以使用命令 config get maxmemory 查看设置的最大运行内存，命令如下：

127.0.0.1:6379> config get maxmemory1) "maxmemory"2) "0"

我们发现这个值其实是 0，这是 64 当位操作系统默认值时 maxmemory 为 0 时间表示内存大小没有限制。

注意：32 默认最大内存值为位操作系统 3GB。

我们能用 config get maxmemory-policy 命令，查看当前情况 Redis 内存淘汰策略，命令如下：

127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy1) "maxmemory-policy"2) "noeviction"

可以看出此 Redis 使用的是 noeviction 内存淘汰机制的类型表明，当运行内存超过最大设置内存时，任何数据都不会被淘汰，但新操作会报告错误。

早期版本的 Redis 有以下 6 淘汰策略：

1. noeviction：不淘汰任何数据，当内存不足时，新操作会报错，Redis 默认内存淘汰策略；
2. allkeys-lru：淘汰整个键值中最长未使用的键值；
3. allkeys-random：随机淘汰任意键值；
4. volatile-lru：淘汰所有设置过期时间的键值中最长未使用的键值；
5. volatile-random：随机淘汰设置过期时间的任意键值；
6. volatile-ttl：优先淘汰更早过期的键值。

在 Redis 4.0 版本又新增了 2 淘汰策略：

1. volatile-lfu：淘汰所有设置过期时间的键值中最少使用的键值；
2. allkeys-lfu：在整个键值中使用最少的键值被淘汰。

其中 allkeys-xxx 这意味着从所有键值中淘汰数据， volatile-xxx 数据从设置过期键的键值中淘汰。

有两种方法可以设置内存淘汰策略。这两种方法各有优缺点，需要用户权衡。

• 方法一:通过“通过”config set maxmemory-policy 策略“命令设置”。其优点是设置后立即生效，无需重启 Redis 服务，缺点是重启 Redis 之后，设置将失效。
• 方法二：通过修改 Redis 修改配置文件，设置“maxmemory-policy 战略”，其优点是重启 Redis 服务后配置不会丢失，缺点是必须重新启动 Redis 只有设置服务才能生效。

从内存淘汰策略的分类可以看出，除了随机删除和不删除外，主要有两种淘汰算法：LRU 算法 和 LFU 算法。

LRU 全称是 Least Recently Used 翻译是最近最少使用的一种常用的页面置换算法，选择最近最久没有使用的页面进行淘汰。

1. LRU 算法实现

LRU 算法需要基于链表结构，链表中的元素按照操作顺序从前到后排列，最新的操作键将移动到表头。当需要消除内存时，只需删除链表尾部的元素。

2. 近 LRU 算法

Redis 使用的是一种相似性 LRU 该算法旨在更好地节省内存，其实现方法是为现有的数据结构添加额外的字段，以记录该键值的最后一次访问时间，Redis 当内存被淘汰时，数据将通过随机采样被淘汰。它是随机采集的 5 个值(此值可配置)，然后淘汰最长未使用的。

3. LRU 算法缺点

LRU 算法有一个缺点，比如一个很久没用过的键值。如果最近被访问一次，就不会被淘汰。即使是使用次数最少的缓存，也不会被淘汰，所以在 Redis 4.0 之后引入了 LFU 算法，我们一起来看看。

LFU 全称是 Least Frequently Used 最不常用和最不常用的算法是根据总访问次数淘汰数据。它的核心思想是“如果数据在过去被访问过很多次，那么未来被访问的频率就会更高”。

LFU 与偶尔访问一次相比，数据不会被淘汰的问题得到了解决。 LRU 算法也更合理。

在 Redis 记录在每个对象的头中 LFU 源代码如下：

typedef struct redisObject {    unsigned type:4;    unsigned encoding:4;    unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or                            * LFU data (least significant 8 bits frequency                            * and most significant 16 bits access time). */    int refcount;    void *ptr;} robj;

在 Redis 中 LFU 存储分为两部分，16 bit 的 ldt（last decrement time）和 8 bit 的 logc（logistic counter）。

1. logc 用于存储访问频率，8 bit 能表示的最大整数值是 255.值越小，使用频率越低，越容易淘汰；
2. ldt 用于存储最后一次 logc 更新时间。

综上所述，我们知道，Redis 内存淘汰策略和过期回收策略是完全不同的概念，内存淘汰策略是解决方案 Redis 运行内存过大的问题，通过和 maxmemory 根据比较，决定是否淘汰数据 maxmemory-policy 决定使用哪种淘汰策略的参数 Redis 4.0 之后已经有 8 种 淘汰策略，默认策略是 noeviction 当内存超过时，任何键值都不会被淘汰，但新操作会报错。