Redis 过期删除与内存淘汰

过期删除策略

每当对一个key设了过期时间时Redis会把该key带上过期时间存到一个过期字典中，里面保存了数据库中所有 key 的过期时间。当查一个key时Redis先检查该key是否存在过期字典中：如果不在就正常读取；如果在则会获取过期时间然后与当前系统时间比对，如果比系统时间大就没过期，否则判定该key已过期

Redis的过期删除策略是「惰性删除+定期删除」

惰性删除策略

不主动删除过期键，每次从数据库访问key时检测是否过期，过期则删除该key

【优点】：每次访问时才检查key是否过期，所以只会用很少的系统资源，对CPU时间最友好

【缺点】：如果一个key已过期，而这个key又仍留在数据库中，那么只要这个过期key一直没被访问，它所占用的内存就不会释放，造成了一定的内存空间浪费，对内存不友好

定期删除策略

隔一段时间「随机」从数据库中取一定量的key检查，并删除其中的过期key（如果「已过期key数」占比「随机抽取key数」大于25%，则继续继续抽取；否则停止继续删除过期key然后等下一轮再检查）

【优点】：通过限制删除操作执行的时长和频率，来减少删除操作对CPU的影响，同时也能删一部分过期数据，减少了过期键对空间的无效占用

【缺点】：难确定删除操作执行的时长和频率。如果执行太频繁就会对CPU不友好；如果执行少那又和惰性删除一样了，过期key占用的内存不会及时得到释放。

对过期键的处理

RDB快照文件不保存，AOF文件会保存后再DEL删除
主库进行过期扫描，从库不扫

Redis内存淘汰机制

共有八种，分为「不进行数据淘汰：不提供服务直接返回错误」和「进行数据淘汰」

random：随机淘汰任意键值
lru：淘汰最近最少使用，也就是最久未使用的
lfu：淘汰最少使用的

Redis实现LRU

原本LRU使用链表+map实现，但是存在两个问题：

需要用链表管理所有缓存数据，带来额外空间开销；
当有数据被访问时，需要在链表上把该数据移动到头。如果有大量数据被访问就会带来很多链表移动操作，耗时进而降低Redis缓存性能

所以在Redis对象结构体中添加一个额外字段，用于记录此数据的最后一次访问时间。当进行内存淘汰时会使用随机采样的方式来淘汰数据：随机取5个值（此值可配置），然后淘汰最久没有使用的那个。这样就不用为所有数据维护一个大链表，节省空间占用，也不用在每次数据访问时都移动链表项，提升缓存性能。

但LRU存在缓存污染问题，由LFU解决

Redis实现LFU

根据数据访问次数来淘汰数据，LFU会记录每个数据的访问次数。