Redis存储方式及缓存淘汰策略

Z时代
2024-01-10
分类：综合

一．Redis

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。
中文官方地址：http://www.redis.cn/

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)

String（字符串）

string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。

string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

Hash（哈希）

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）

Set（集合）

Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

sadd 命令

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回 1，如果元素已经在集合中返回 0

zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复

二．Redis存储方式

Redis提供了两种存储方式：RDB 和AOF

RDB是将数据写入一个临时文件，持久化结束后，用这个临时文件替换上次的文件，达到数据恢复

AOF是将执行过的指令记录下来，数据恢复时按照从前到后的顺序再将指令执行一遍实现数据恢复。

RDB存储是默认的存储方式，小数量，不在乎是否有并发，数据是不会丢失，安全性最好，占用的空间也最小。AOF方式在分布式下，可应对大量数据处理问题，但也会存在数据丢失

三．Redis缓存淘汰策略

（1）volatile-lru：从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰。

（2）volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰。

（3）volatile-random：从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰。

（4）volatile-lfu：从已设置过期时间的数据集挑选使用频率最低的数据淘汰。

（5）allkeys-lru：从数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰

（6）allkeys-lfu：从数据集中挑选使用频率最低的数据淘汰。

（7）allkeys-random：从数据集（server.db[i].dict）中任意选择数据淘汰

（8） no-enviction（驱逐）：禁止驱逐数据，这也是默认策略。意思是当内存不足以容纳新入数据时，新写入操作就会报错，请求可以继续进行，线上任务也不能持续进行，采用no-enviction策略可以保证数据不被丢失。

这八种大体上可以分为4中，lru、lfu、random、ttl

淘汰机制的实现

（1）消极方法（passive way），在主键被访问时如果发现它已经失效，那么就删除它。redis在实现GET、MGET、HGET、LRANGE等所有涉及到读取数据的命令时都会调用 expireIfNeeded，它存在的意义就是在读取数据之前先检查一下它有没有失效，如果失效了就删除它。
expireIfNeeded函数中调用的另外一个函数propagateExpire，这个函数用来在正式删除失效主键，并且广播告诉其他地方，目的地有俩：AOF文件，将删除失效主键的这一操作以DEL Key的标准命令格式记录下来；另一个就是发送到当前Redis服务器的所有Slave，同样将删除失效主键的这一操作以DEL Key的标准命令格式告知这些Slave删除各自的失效主键。
（2）积极方法（active way），周期性地探测，发现失效就删除。消极方法的缺点是，如果key 迟迟不被访问，就会占用很多内存空间，所以才有积极方式。