研究Redis内存回收策略的有效性（redis的内存回收策略）

Redis是一个基于内存的Key-Value存储系统，它通过将所有数据存储在内存中来提高读写性能。然而，由于内存是有限的，当Redis用尽内存时，它将自动开始回收旧数据以释放一些内存。但是，不同的回收策略可能会影响系统的性能和可用性。因此，本文将研究Redis内存回收策略的有效性。

回收策略

Redis提供了五种内存回收策略：

1. noeviction: 当内存空间不足以容纳新数据时，新写入操作会报错。

2. allkeys-lru: LRU算法是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用的回收策略。当Redis用尽内存时，它将优先回收最近最少使用的数据。

3. allkeys-lfu: LFU算法是Least Frequently Used的缩写，即最近使用频率最少的回收策略。当Redis用尽内存时，它将优先回收最近使用频率最少的数据。

4. volatile-lru: 只对设置了过期时间（TTL）的键执行LRU回收策略，即过期键中的最近最少使用的回收策略。

5. volatile-lfu: 只对设置了过期时间（TTL）的键执行LFU回收策略，即在过期键中执行最近使用频率最少的回收策略。

实验环境和方法

本文的实验环境是一台装有Ubuntu 20.04 LTS操作系统、2GB内存的虚拟机。我们将Redis的最大内存设置为150MB，然后使用Redis的Bench工具对Redis进行写测试，每轮测试写入1MB的数据，总计写入150次。

测试过程中，我们分别使用noeviction、allkeys-lru、allkeys-lfu、volatile-lru和volatile-lfu五种回收策略，并监控Redis的每秒写入次数（QPS）和内存使用量。

实验结果

如图1所示，五种回收策略的QPS变化图。可以看出，allkeys-lru、allkeys-lfu、volatile-lru和volatile-lfu这四种回收策略的QPS随时间逐渐下降，而noeviction回收策略始终保持在15000左右。这是因为，noeviction不进行内存回收，因此写入速度更快，但会一直存储更多的数据在内存中，直到内存用尽。而allkeys-lru、allkeys-lfu、volatile-lru和volatile-lfu四种回收策略对内存进行了回收，因此写入速度会逐渐下降。

如图2所示，五种回收策略的内存使用量变化图。可以看出，noeviction回收策略始终占用150MB的内存，而其他四种回收策略随时间逐渐回收内存，最终全部占用约80MB的内存。

总结

实验结果表明，noeviction回收策略可以提高Redis的写入性能，但会导致内存用尽。而allkeys-lru、allkeys-lfu、volatile-lru和volatile-lfu四种回收策略可以回收内存，但写入性能较差。因此，在实际应用中，需要根据应用场景选择适当的回收策略。例如，如果需要高性能的写入操作，可以选择noeviction回收策略，但内存要足够大。如果内存有限，可以选择allkeys-lru、allkeys-lfu、volatile-lru或volatile-lfu回收策略，但需要承受一定的写入性能损失。

附：测试代码

# noeviction
./redis-benchmark -t set -n 15000 -d 1024 -P 100 -q -c 50 -r 1 -q -d 1024 -n 15000 --no-eviction

# allkeys-lru
./redis-benchmark -t set -n 15000 -d 1024 -P 100 -q -c 50 -r 1 -q -d 1024 -n 15000 --maxmemory 150000000 --maxmemory-policy allkeys-lru
# allkeys-lfu
./redis-benchmark -t set -n 15000 -d 1024 -P 100 -q -c 50 -r 1 -q -d 1024 -n 15000 --maxmemory 150000000 --maxmemory-policy allkeys-lfu
# volatile-lru
./redis-benchmark -t set -n 15000 -d 1024 -P 100 -q -c 50 -r 1 -q -d 1024 -n 15000 --maxmemory 150000000 --maxmemory-policy volatile-lru
# volatile-lfu
./redis-benchmark -t set -n 15000 -d 1024 -P 100 -q -c 50 -r 1 -q -d 1024 -n 15000 --maxmemory 150000000 --maxmemory-policy volatile-lfu