Redis 的数据过期策略

Redis 采用 「惰性删除 + 定期删除」 两种策略相结合的方式，在 CPU 性能开销 与 内存占用 之间取得平衡。

一、惰性删除（Lazy Expiration）

当客户端访问或修改某个键时，Redis 会在操作前调用 expireIfNeeded() 函数检查该键是否已过期：

  • 若已过期：
    Redis 会立即删除该键，然后向客户端返回 null。
    删除方式由配置项 lazyfree-lazy-expire 决定：
    • 若开启（yes），则采用 异步删除；
    • 若关闭（no），则采用 同步删除。
  • 若未过期：
    直接返回该键对应的正常值，不做任何额外处理。

这种方式的优点是 删除时机精准、不会浪费 CPU 时间；
缺点是：若某些过期键一直未被访问，就无法被清除，会长期占用内存。

二、定期删除（Active Expiration Cycle）

为了解决惰性删除的不足，Redis 还会周期性地扫描部分键空间，清除已过期的数据。

1. 检查频率

Redis 默认每秒执行 10 次过期扫描，这一频率由配置文件 redis.conf 中的参数 hz 控制：

1
hz 10

即 Redis 每隔约 100 毫秒 触发一次过期检测。

2. 检查机制

Redis 并不会遍历所有键，而是采用「随机抽查」机制来控制 CPU 占用。
该逻辑由 expire.c 文件中的 activeExpireCycle() 函数实现，核心过程如下：

  1. 从每个数据库的「过期字典」中 随机抽取 20 个 key（数量由常量 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP = 20 决定）；
  2. 检查这 20 个 key 是否过期，并删除已过期的 key；
  3. 如果本轮抽查中，超过 25%（即 5 个）键过期，说明系统中可能仍存在大量过期数据，Redis 会继续重复步骤 1，进行新一轮检查；
  4. 若过期比例低于 25%，则认为当前负载正常，Redis 会停止本轮扫描，等待下一次周期执行。

介绍一下Redis 内存淘汰策略

在 32 位操作系统中，maxmemory 的默认值是 3G，因为 32 位的机器最大只支持 4GB 的内存，而系统本身就需要一定的内存资源来支持运行，所以 32 位操作系统限制最大 3 GB 的可用内存是非常合理的，这样可以避免因为内存不足而导致 Redis 实例崩溃。

1、不进行数据淘汰的策略：

  • noeviction（Redis3.0之后，默认的内存淘汰策略） ：它表示当运行内存超过最大设置内存时，不淘汰任何数据，这时如果有新的数据写入，会报错通知禁止写入，不淘汰任何数据，但是如果没用数据写入的话，只是单纯的查询或者删除操作的话，还是可以正常工作。

2、进行数据淘汰的策略：

针对「进行数据淘汰」这一类策略，又可以细分为「在设置了过期时间的数据中进行淘汰」和「在所有数据范围内进行淘汰」这两类策略。

  • 在设置了过期时间的数据中进行淘汰：
    • volatile-random：随机淘汰设置了过期时间的任意键值；
    • volatile-ttl：优先淘汰更早过期的键值。
    • volatile-lru（Redis3.0 之前，默认的内存淘汰策略）：淘汰所有设置了过期时间的键值中，最久未使用的键值；
    • volatile-lfu（Redis 4.0 后新增的内存淘汰策略）：淘汰所有设置了过期时间的键值中，最少使用的键值；
  • 在所有数据范围内进行淘汰：
    • allkeys-random：随机淘汰任意键值;
    • allkeys-lru：淘汰整个键值中最久未使用的键值；
    • allkeys-lfu（Redis 4.0 后新增的内存淘汰策略）：淘汰整个键值中最少使用的键值。