Redis回收策略实现高效内存管理（redis的回收策略应用）

Redis回收策略：实现高效内存管理

随着数据存储需求的增加，内存成为了数据库中最珍贵的资源之一。作为一款高效的内存数据库，Redis优化与管理内存的能力是其重要的优势之一。然而，随着数据增加以及Redis本身的运行，Redis内存消耗的问题也逐渐浮现。为了避免内存溢出的情况，Redis提供了多种回收策略以平衡内存使用，实现高效内存管理。本文将对Redis内存回收策略进行详细介绍，并探讨其实现方式。

一、Redis内存回收策略的分类

目前Redis提供了5种回收策略，具体如下。

1. noeviction: 当Redis使用内存达到最大容量，不删除任何现有的键值对，也不接受新的写入请求。这是默认的回收策略。

2. allkeys-lru: Redis在所有键值对中查找最近最少使用的键，在达到最大容量时删除该键值对。

3. volatile-lru: Redis在已经过期的键值对中查找最近最少使用的键，在达到最大容量时删除该键值对。

4. allkeys-random: 根据随机算法寻找一个键值对并删除。

5. volatile-random: Redis在已经过期的键值对中随机查找一个并删除。

二、Redis内存回收策略的实现

（1）noeviction: 该策略是默认策略，不需要特殊实现。

（2）allkeys-lru: Redis通过维护一个时间戳来记录键值对最近一次读取的时间。当需要回收时，Redis会遍历所有的键值对，找到最近最少使用的键值对并删除。

具体实现方式如下。

“`c

static int evictionPolicyCompareKeys(const void *a, const void *b) {

const redisDb *db = server.db+(long) a;

dictEntry *de = db->dict->dictGetRandomKey();

robj *key = (robj*)de->dictGetKey();

return dictCompare(server.lazyfree_lazy_eviction ? (const void*)key : (const void*)de, b);

}

int LFUGetTimeInMinutes(void) {

struct timeval tv;

gettimeofday(&tv, NULL);

return (int) ((tv.tv_sec-GLOBAL_TIME_OFFSET)/60);

}

void LRUClock(void) {

server.lruclock = LFUGetTimeInMinutes();

}

static unsigned int LRUGetLRUOrLFU(const Dict *d) {

dictEntry *de;

//查找具有最短闲置时间的键值对

de = d->dictGetRandomKey();

return (unsigned int)(long) dictGetVal(de);

}

…省略部分代码…

void signalLruMutexAcquired(void) {

server.lrulock_mutex = 1;

pthread_cond_signal(&server.lrulock_cond);

}

static int lazyFreeCycleTryFree(void) {

dictEntry *de;

robj *key;

RedisModuleCtx *ctx = RedisModule_GetThreadSafeContext(NULL);

int j = server.lazyfree_objects_per_cycle;

if (j

RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx); // 释放资源

return 0;

}

while (j–) {

de = lazyfreeGetPendingEntryToFree();

if (!de) {

break;

}

key = dictGetKey(de);

deleteKeyFromDb(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key,nullptr,false,false);

notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC, “del”, key,

server.lazyfree_lazy_eviction ? server.lazyfree_objects_hdr.ns : 0, NULL, server.lazyfree_async_flush);

if (!server.lazyfree_lazy_eviction && !server.loading) {

trackingInvalidateKey(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key);

}

server.stat_evicted++;

server.stat_evicted_time += LFUGetTimeInMinutes() – (unsigned int)(long)DeleteLRUOrLFU(server.lazyfree_objects_pool);

}

RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx); // 释放资源

return j!=-1;

}

（3）volatile-lru: 与allkeys-lru类似，但只在已经过期的键值对中查找最近最少使用的键。

（4）allkeys-random: Redis通过随机算法查找并删除一个键值对，实现随机回收的方式。

具体实现方式如下。

```c
static int lazyFreeCycleRandom(void) {
    dictEntry *de;
    robj *key;
    RedisModuleCtx *ctx = RedisModule_GetThreadSafeContext(NULL);
    int freed = 0;
    while (server.lazyfree_objects_queued) {
        de = lazyfreeGetPendingEntryToFree();
        if (!de) {
            break;
        }

        key = dictGetKey(de);
        deleteKeyFromDb(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key,nullptr,false,false);
        notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC, "del", key,
            server.lazyfree_lazy_eviction ? server.lazyfree_objects_hdr.ns : 0, NULL, server.lazyfree_async_flush);
        if (!server.lazyfree_lazy_eviction && !server.loading) {
            trackingInvalidateKey(server.db+server.lazyfree_objects_hdr.ns, key);
        }

        server.stat_evicted++;
        server.stat_evicted_time += LFUGetTimeInMinutes() - RandomLRUOrLFU(server.lazyfree_objects_pool);
        freed++;
        if (freed >= server.lazyfree_objects_per_cycle) {
            break;
        }
    }

    RedisModule_FreeThreadSafeContext(ctx);
    return 0;
}

（5）volatile-random: 与allkeys-random类似，但是只作用于已经过期的键值对中。

三、Redis内存回收策略的选择

在实际应用中，应按照业务场景来选择不同的Redis内存回收策略。一方面，allkeys-lru和volatile-lru策略适用于需要尽量保留所有数据的场景。由于能够避免僵尸数据的产生，所以更容易保持Redis的稳定性。另一方面，allkeys-random和volatile-random策略适用于需要快速回收内存的场景，但会导致数据的不稳定性。因此，在实际应用中，需要在稳定性和性能之间做出平衡。

Redis提供了不同的回收策略用于应对不同的数据场景，通过选择合适的策略，可以实现Redis内存的高效管理，避免因内存溢出而导致的数据丢失。