Redis的过期策略及其优缺点

Redis 的过期策略是指 Redis 如何处理设置了过期时间的键值对。Redis主要有两种过期策略：惰性删除、定期删除，以及一种辅助机制内存淘汰策略。

惰性删除（被动删除）
原理：惰性删除是Redis最简单的过期策略，也是默认的过期。当客户端尝试访问一个已过期的键时，Redis会检查该键是否已过期，如果已过期，则立即删除该键，并返回空值。

优点：
按需清理，减少CPU开销：只有在访问过期键时才会触发删除操作，减少了不必要的删除开销。在高并发场景下，这种按需清理的方式可以避免因频繁扫描过期键而导致的CPU资源浪费。

缺点：

• 内存泄漏问题：如果大量过期键在被访问之前一直未被访问，这些键会一直占用内存空间，可能导致内存泄漏问题。
• 突发访问压力：当大量过期键同时被访问时，可能会导致瞬间的高负载，影响系统性能。

适用场景：适用于对内存占用要求不高，且过期键访问频率较高的场景。

定期删除（主动删除）
原理：Redis会定期检查并删除已过期的键。每次检查会随机选择一定数量的键进行过期检查和删除。具体流程如下：

• 随机抽样：从每个数据库中随机选取一定数量的键（默认每次检查20个键）。

• 删除判断：若超过25%的抽样键已过期，则重复抽样和删除过程，直至比例低于25%或达到时间限制。

• 频率控制：通过配置hz参数调整每秒执行的定期任务次数（默认10次/秒），平衡CPU和内存效率。

• hz 10 # 默认值，可调整为 1~500（通常不超过 100）

优点：
及时释放内存：通过定期检查，能够及时删除过期键，释放内存空间，避免内存被无用数据占用，也避免了集中式的扫描带来的性能问题。

缺点：

• 内存占用波动：由于定期删除的频率和数量有限，可能会导致内存占用在某些时刻较高，尤其是在过期键较多时。
• CPU资源占用：定期检查和删除操作会占用一定的CPU资源，尤其是在过期键较多的情况下。

适用场景：适用于对内存占用有一定要求，且需要及时释放过期键内存的场景。

内存淘汰策略（辅助机制）
原理：当内存达到maxmemory限制时，Redis会根据配置的淘汰策略删除键，即使部分键未过期。定期淘汰策略可以根据不同的内存淘汰算法进行配置，常见的有：

maxmemory 4gb           # 设置 Redis 最大内存限制（如 4GB：maxmemory 4gb）
maxmemory-policy volatile-ttl  # 常用策略：优先删除 TTL 短的键

• volatile-ttl：优先删除剩余存活时间（TTL）最短的键。
• volatile-lru：在设置过期时间的键中，删除最近最少使用的（LRU）。
• volatile-lfu：在设置过期时间的键中，删除最不经常使用的（LFU）。
• allkeys-lru/allkeys-lfu：从所有键中按LRU/LFU淘汰。
• volatile-random/allkeys-random：随机删除键。
• noeviction（默认）：拒绝写入新数据，直到释放足够内存。

优点：

• 主动管理内存：通过主动淘汰未过期但占用较多内存的键，能够更有效地管理内存，避免内存不足导致的问题。
• 灵活性高：可以根据不同的业务需求选择合适的淘汰算法，灵活配置内存管理策略。

缺点：

• 复杂度高：实现机制较为复杂，需要配置和管理不同的淘汰算法。
• 数据丢失风险：可能会导致一些未过期但重要的键被误淘汰，需要谨慎配置。

适用场景：适用于内存资源有限，且需要主动管理内存的场景，例如在高并发、大数据量的分布式系统中。