redis的緩存失效策略和主鍵失效機(jī)制【java面試常問】

作為緩存系統(tǒng)都要定期清理無效數(shù)據(jù)，就需要一個主鍵失效和淘汰策略。

在Redis當(dāng)中，有生存期的key被稱為volatile。在創(chuàng)建緩存時，要為給定的key設(shè)置生存期，當(dāng)key過期的時候(生存期為0)，它可能會被刪除。

1、影響生存時間的一些操作

生存時間可以通過使用DEL命令來刪除整個key來移除，或者被SET和GETSET命令覆蓋原來的數(shù)據(jù)，也就是說，修改key對應(yīng)的value和使用另外相同的key和value來覆蓋以后，當(dāng)前數(shù)據(jù)的生存時間不同。

比如說，對一個key執(zhí)行INCR命令，對一個列表進(jìn)行LPUSH命令，或者對一個哈希表執(zhí)行HSET命令，這類操作都不會修改key 本身的生存時間。另一方面，如果使用RENAME 對一個key 進(jìn)行改名，那么改名后的key的生存時間和改名前一樣。

RENAME 命令的另一種可能是，嘗試將一個帶生存時間的key 改名成另一個帶生存時間的another_key，這時舊的another_key(以及它的生存時間)會被刪除，然后舊的key會改名為another_key，因此，新的another_key的生存時間也和原本的key一樣。使用PERSIST命令可以在不刪除key的情況下，移除key的生存時間，讓key 重新成為一個persistent key 。

2、如何更新生存時間

可以對一個已經(jīng)帶有生存時間的key 執(zhí)行EXPIRE 命令，新指定的生存時間會取代舊的生存時間。過期時間的精度已經(jīng)被控制在1ms 之內(nèi)，主鍵失效的時間復(fù)雜度是O(1)，EXPIRE 和TTL 命令搭配使用，TTL 可以查看key 的當(dāng)前生存時間。設(shè)置成功返回1;當(dāng)key 不存在或者不能為key 設(shè)置生存時間時，返回0 。

最大緩存配置

在redis中，允許用戶設(shè)置最大使用內(nèi)存大小server.maxmemory 默認(rèn)為0，

沒有指定最大緩存，如果有新的數(shù)據(jù)添加，超過最大內(nèi)存，則會使redis崩潰，所以一定要設(shè)置。redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時候，就會實行數(shù)據(jù)淘汰策略。

redis提供6 種數(shù)據(jù)淘汰策略：

volatile-lru：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

volatile-ttl：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰

volatile-random：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

allkeys-lru：從數(shù)據(jù)集(server.db[i].dict)中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

allkeys-random：從數(shù)據(jù)集(server.db[i].dict)中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

no-enviction(驅(qū)逐)：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)注意這里的6 種機(jī)制，volatile 和allkeys 規(guī)定了是對已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù)還是從全部數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù)，后面的lru、ttl以及random是三種不同的淘汰策略，再加上一種no-enviction永不回收的策略。

使用策略規(guī)則：

1、如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)冪律分布，也就是一部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率高，一部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率低，則使用allkeys-lru

2、如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平等分布，也就是所有的數(shù)據(jù)訪問頻率都相同，則使用allkeys-random

三種數(shù)據(jù)淘汰策略：

ttl 和random 比較容易理解，實現(xiàn)也會比較簡單。主要是Lru 最近最少使用淘汰策略，設(shè)計上會對key 按失效時間排序，然后取最先失效的key 進(jìn)行淘汰。

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