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Redis过期Key的逐出策略

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概述

本文主要介绍阿里云云数据库Redis过期Key的逐出策略，且介绍了使用Redis的一些最佳实践。

详细信息

Redis过期Key清理策略

为了防止一次性清理大量过期Key导致Redis服务受影响，Redis会在CPU空闲时清理过期Key。具体Redis逐出过期Key的策略如下所示：

  1. 访问Key时，首先会判断Key是否过期，如果过期，则逐出过期Key。 
      robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key) {
    robj *val;
    expireIfNeeded(db,key);
    val = lookupKey(db,key);
    ...
    return val;
}
  2. CPU在空闲时通过serverCron定时任务，逐出部分过期Key。
    aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL) int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) { ... databasesCron(); ... } void databasesCron(void) { /* Expire keys by random sampling. Not required for slaves + as master will synthesize DELs for us. */ if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL) activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW); ... }
  3. 每次在事件循环执行的时候，逐出部分过期Key。 
    void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        if (eventLoop->beforesleep != NULL)
            eventLoop->beforesleep(eventLoop);
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
     }
}

    void beforeSleep(struct aeEventLoop *eventLoop) {
        ...
        /* Run a fast expire cycle (the called function will return
         - ASAP if a fast cycle is not needed). */
        if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL)
           activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST);
        ...
    }

清理过期Key的算法

Redis过期Key清理的机制对清理的频率和最大时间都有限制，且会在尽量不影响正常服务的情况下，进行过期Key的清理，以达到长时间服务的最优性能。

Redis会周期性的随机测试一批设置了过期时间的Key并进行处理，测试到已过期的Key将被删除，具体的算法如下所示：

  • Redis配置项hz定义了serverCron定时任务的执行周期，该默认值为10，即CPU空闲时每秒执行10次。
  • 每次过期Key清理的时间不超过CPU时间的25%，即若hz等于1，则一次清理时间最大为250ms。若hz等于10，则一次清理时间最大为25ms。
  • 每次清理过期Key时都会依次遍历所有的库。
  • 从一个库中随机抽取20个Key，判断是否过期，若过期，则逐出过期Key。
  • 若有5个以上Key过期，则重复上一步步骤，否则遍历下一个库。
  • 在清理过程中，若达到了CPU时间的25%，则退出清理过程。

具体注意事项如下所示：

  • Redis仅分配较少的时间进行过期Key清理，且存在一定随机性，如果您对过期清理有较高的要求，可以自行扫描触发或在控制台下发过期Key清理任务。
  • 调高hz参数可以提升清理的频率，过期Key会更及时的被理，但hz太高会增加CPU时间的消耗，需要根据实际业务进行配置。

数据逐出算法

根据用户设置的逐出策略，选出待逐出的key，直到当前内存小于最大内存值为止。具体的逐出策略信息请参见默认的数据逐出策略。

使用Redis的注意事项

  • 不要存放垃圾数据，且需要及时清理无用数据。
    即实验性的数据和下线业务数据需要及时删除。
  • Key尽量都设置过期时间。
    对具有时效性的Key设置过期时间，且可通过Redis自身过期Key清理策略，降低过期Key对于内存的占用，同时也能够减少业务的运维成本，不需要定期手动清理。
  • 单Key不要过大。
    Redis单个string的value为43M，或list有几百万个成员，占用1G多内存，这种Key在访问时，网络传输延迟较大，需要分配的输出缓冲区也比较大，在定期清理的时候也容易造成比较高的延迟。因此最好能通过业务拆分或数据压缩等方式避免这种过大的Key产生。
  • 不同业务使用一个Redis时，最好使用不同的逻辑库区分业务。
    Redis的过期Key清理策略和淘汰策略都会遍历各个库，因此将Key分布在不同的库有助于过期Key的及时清理。另外不同业务使用不同库，也有助于问题排查和无用数据的及时下线。

相关文档

如果需要查看详细的介绍，请参见Key的过期及逐出策略。

适用于

  • 云数据库Redis
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