Redis淘汰策略詳解！

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一、為什么需要淘汰策略？ 🤔

Redis 是一種基于內存的數據庫，速度飛快 🚀，但內存可是寶貴的資源！💰 當 Redis 實例使用的內存達到了你配置的上限 (maxmemory 指令設置的值) 時，就不能再無限制地存新數據了。如果不做處理，后續的寫入操作可能會導致 Redis 內存溢出 (OOM)，甚至讓服務掛掉 💥。

為了優雅地處理這種情況，Redis 提供了多種內存淘汰策略。當內存告急 🚨 時，Redis 會根據你選定的策略，自動刪除一些“不那么重要”的鍵（Key），騰出空間來迎接新的數據。

注意: 如果你沒有設置 maxmemory (或者設為 0)，Redis 會嘗試吃掉所有能用的內存，并且不會觸發任何淘汰策略。這種情況下，物理內存耗盡時，操作系統可能會出手干預，把 Redis 進程給“咔嚓”掉。😱

二、Redis 的淘汰策略詳解 👇

Redis 提供了以下幾種主要的淘汰策略 (可以通過 maxmemory-policy 配置項設置)：

noeviction (默認策略) 🙅?♀?
- 行為: 當內存滿時，任何想寫入更多數據的命令（如 SET, LPUSH 等，但 DEL 和一些只讀命令除外）都會直接報錯 ?。它不會刪除任何現有鍵。
- 含義: 就是不刪！寧可報錯，也絕不丟數據。
- 適用場景:
  - 數據極其重要，一絲一毫都不能丟。
  - 應用層有完善的錯誤處理和降級機制。
  - 主要用作持久化存儲，而不是臨時緩存。
allkeys-lru (Least Recently Used - 最近最少使用) ?
- 行為: 內存不足時，在所有鍵中，把那個最久沒被訪問（讀或寫）的鍵給請出去。
- 含義: 優先保留“熱乎”的數據，認為剛用過的以后還會用。
- 適用場景:
  - 最常見、最通用的策略之一，適合絕大多數緩存場景 👍。
  - 你的應用訪問模式符合“熱點數據”原則（剛訪問的，可能馬上又會被訪問）。
  - 不知道選啥好的時候，選它一般沒錯。
volatile-lru ?
- 行為: 內存不足時，只在那些設置了過期時間 (TTL) 的鍵里，找那個最久沒被訪問的鍵淘汰掉。
- 含義: 只在“臨時工”（設置了過期時間的鍵，通常是緩存）里搞淘汰，保護那些“正式工”（沒設過期時間的持久鍵）。
- 適用場景:
  - 想明確區分緩存數據和需要長期保存的數據。
  - 把 Redis 同時當緩存（設 TTL）和少量持久存儲（不設 TTL）用。
allkeys-random 🎲
- 行為: 內存不足時，在所有鍵中，閉著眼睛隨機抓一個刪掉。🤷?♂?
- 含義: 完全隨機，不看情面（訪問模式、過期時間）。
- 適用場景:
  - 應用的訪問模式極其隨機，或者你壓根不在乎刪了哪個。
  - 對淘汰的精確性要求不高，追求極低的淘汰開銷。
  - 所有鍵的被訪問概率都差不多。
volatile-random 🎰
- 行為: 內存不足時，只在設置了過期時間 (TTL) 的鍵里，隨機抓一個刪掉。
- 含義: 只在“臨時工”里隨機淘汰，保護“正式工”。
- 適用場景:
  - 和 volatile-lru 類似，想區分緩存和持久數據，但在緩存內部，訪問模式不重要或很隨機，用隨機淘汰省點力氣。
volatile-ttl ?
- 行為: 內存不足時，在設置了過期時間 (TTL) 的鍵里，找那個剩余壽命 (Time To Live) 最短 的鍵刪掉。
- 含義: 優先淘汰那些馬上就要“壽終正寢”的鍵，可以認為它們價值最低。
- 適用場景:
  - 緩存數據有明確的生命周期，希望先清理快到期的。
  - 希望緩存里盡量都是“新鮮出爐”的數據。
allkeys-lfu (Least Frequently Used - 最不經常使用) 🔥 (Redis 4.0+ 新增)
- 行為: 內存不足時，在所有鍵中，把那個訪問次數最少的鍵淘汰掉。
- 含義: 優先保留“人氣王”（訪問頻率高的數據），認為訪問次數比最近訪問時間更能體現價值。LFU 會默默記錄每個鍵被訪問了多少次。
- 適用場景:
  - 緩存場景中，有些數據可能偶爾才用，但一用就很關鍵（比如配置項）；而有些數據可能短時間刷一波訪問量就沒用了。LFU 更擅長保留前者。
  - 訪問模式更符合“用得多就是爺”原則。
volatile-lfu 👍 (Redis 4.0+ 新增)
- 行為: 內存不足時，只在設置了過期時間 (TTL) 的鍵里，找那個訪問次數最少的鍵淘汰掉。
- 含義: 只在“臨時工”里按訪問頻率淘汰，保護“正式工”，并優先保留人氣高的緩存。
- 適用場景:
  - 和 allkeys-lfu 類似，但需要保護沒設置過期時間的持久鍵。適合混合存儲，且緩存數據的訪問頻率是決定去留的關鍵。

💡 重要提示：近似 LRU 和 LFU

為了效率，Redis 實現的 LRU 和 LFU 都不是絕對精確的。它們用了近似算法：Redis 會隨機挑一小撮鍵（默認 5 個，通過 maxmemory-samples 參數配置），然后從這堆里面選出最符合策略（最老、最少用等）的那個來淘汰。樣本量越大，越接近精確，但 CPU 開銷也越大。對大多數應用，默認值就挺好用了！

三、如何選擇合適的淘汰策略？ 🤔???

選哪個策略，得看你的應用場景和數據戲份：

通用緩存，不確定訪問模式？
- 試試 allkeys-lru 吧！它是老牌明星，通常效果不錯。🌟
要區分緩存和持久數據？
- 想保護沒設過期時間的“元老”鍵？用 volatile-lru, volatile-lfu, volatile-random, 或 volatile-ttl。
- 在這些 volatile-* 策略里：
  - 關心誰最近被翻牌子？選 volatile-lru ?。
  - 關心誰被翻牌子的次數最多？選 volatile-lfu 🔥 (Redis 4.0+)。
  - 想先送走快到期的？選 volatile-ttl ?。
  - 隨便刪個臨時的就行？選 volatile-random 🎰。
所有數據都是緩存，訪問頻率比時間更重要？
- 用 allkeys-lfu 🔥 (Redis 4.0+)。
所有數據都是緩存，訪問隨機或不 care 刪哪個？
- 用 allkeys-random 🎲。
數據寶寶一個都不能少，寧可寫入失敗？
- 用 noeviction 🙅?♀? (默認)。記得讓你的應用能處理好寫入錯誤哦！

四、如何切換 Redis 的淘汰策略？ ??🔧

有兩種主要方式來設定或切換策略：

通過配置文件 (redis.conf) ??📄
- 打開你的 redis.conf 文件。
- 找到或加上 maxmemory-policy 這一行。
- 把值改成你想要的策略名，比如：
```
maxmemory-policy volatile-lru
```
- 優點: 配置是永久的，Redis 重啟后還在。👍
- 缺點: 改完需要重啟 Redis 服務才能生效。🔄
通過 CONFIG SET 命令 (動態修改) 💻?
- 連上 Redis 服務器 (redis-cli)。
- 執行 CONFIG SET 命令：
```
CONFIG SET maxmemory-policy <policy_name>
```
  例如，切換到 allkeys-lfu：
```
CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lfu
```
- 可以用 CONFIG GET maxmemory-policy 看看當前是啥策略。
- 優點: 立刻生效，不用重啟 Redis，非常靈活！💨
- 缺點: 這只是臨時修改。Redis 一重啟，就又變回 redis.conf 里寫的那樣了。😅
- 讓動態修改“轉正”: 想讓動態修改永久生效？執行 CONFIG SET 之后，再執行 CONFIG REWRITE 命令。這會把當前運行的配置寫回 redis.conf 文件（前提是 Redis 有權限寫這個文件）。

# 示例：動態設置并永久保存
redis-cli
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lru
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG REWRITE
OK

五、總結 🎉

理解和選擇對的 Redis 淘汰策略，對于優化性能、保證服務穩如老狗 🐕 以及滿足業務需求都超級重要！一定要根據你的應用特點和數據訪問模式來選型，并通過監控 Redis 內存 (INFO memory) 和淘汰情況 (INFO stats 里的 evicted_keys) 來看看效果怎么樣。記住，只有設置了 maxmemory，淘汰策略才會開始工作哦！😉