Redis淘汰策略详解！

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一、为什么需要淘汰策略？ 🤔

Redis 是一种基于内存的数据库，速度飞快 🚀，但内存可是宝贵的资源！💰 当 Redis 实例使用的内存达到了你配置的上限 (maxmemory 指令设置的值) 时，就不能再无限制地存新数据了。如果不做处理，后续的写入操作可能会导致 Redis 内存溢出 (OOM)，甚至让服务挂掉 💥。

为了优雅地处理这种情况，Redis 提供了多种内存淘汰策略。当内存告急 🚨 时，Redis 会根据你选定的策略，自动删除一些“不那么重要”的键（Key），腾出空间来迎接新的数据。

注意: 如果你没有设置 maxmemory (或者设为 0)，Redis 会尝试吃掉所有能用的内存，并且不会触发任何淘汰策略。这种情况下，物理内存耗尽时，操作系统可能会出手干预，把 Redis 进程给“咔嚓”掉。😱

二、Redis 的淘汰策略详解 👇

Redis 提供了以下几种主要的淘汰策略 (可以通过 maxmemory-policy 配置项设置)：

noeviction (默认策略) 🙅‍♀️
- 行为: 当内存满时，任何想写入更多数据的命令（如 SET, LPUSH 等，但 DEL 和一些只读命令除外）都会直接报错 ❌。它不会删除任何现有键。
- 含义: 就是不删！宁可报错，也绝不丢数据。
- 适用场景:
  - 数据极其重要，一丝一毫都不能丢。
  - 应用层有完善的错误处理和降级机制。
  - 主要用作持久化存储，而不是临时缓存。
allkeys-lru (Least Recently Used - 最近最少使用) ⏰
- 行为: 内存不足时，在所有键中，把那个最久没被访问（读或写）的键给请出去。
- 含义: 优先保留“热乎”的数据，认为刚用过的以后还会用。
- 适用场景:
  - 最常见、最通用的策略之一，适合绝大多数缓存场景 👍。
  - 你的应用访问模式符合“热点数据”原则（刚访问的，可能马上又会被访问）。
  - 不知道选啥好的时候，选它一般没错。
volatile-lru ✨
- 行为: 内存不足时，只在那些设置了过期时间 (TTL) 的键里，找那个最久没被访问的键淘汰掉。
- 含义: 只在“临时工”（设置了过期时间的键，通常是缓存）里搞淘汰，保护那些“正式工”（没设过期时间的持久键）。
- 适用场景:
  - 想明确区分缓存数据和需要长期保存的数据。
  - 把 Redis 同时当缓存（设 TTL）和少量持久存储（不设 TTL）用。
allkeys-random 🎲
- 行为: 内存不足时，在所有键中，闭着眼睛随机抓一个删掉。🤷‍♂️
- 含义: 完全随机，不看情面（访问模式、过期时间）。
- 适用场景:
  - 应用的访问模式极其随机，或者你压根不在乎删了哪个。
  - 对淘汰的精确性要求不高，追求极低的淘汰开销。
  - 所有键的被访问概率都差不多。
volatile-random 🎰
- 行为: 内存不足时，只在设置了过期时间 (TTL) 的键里，随机抓一个删掉。
- 含义: 只在“临时工”里随机淘汰，保护“正式工”。
- 适用场景:
  - 和 volatile-lru 类似，想区分缓存和持久数据，但在缓存内部，访问模式不重要或很随机，用随机淘汰省点力气。
volatile-ttl ⏳
- 行为: 内存不足时，在设置了过期时间 (TTL) 的键里，找那个剩余寿命 (Time To Live) 最短 的键删掉。
- 含义: 优先淘汰那些马上就要“寿终正寝”的键，可以认为它们价值最低。
- 适用场景:
  - 缓存数据有明确的生命周期，希望先清理快到期的。
  - 希望缓存里尽量都是“新鲜出炉”的数据。
allkeys-lfu (Least Frequently Used - 最不经常使用) 🔥 (Redis 4.0+ 新增)
- 行为: 内存不足时，在所有键中，把那个访问次数最少的键淘汰掉。
- 含义: 优先保留“人气王”（访问频率高的数据），认为访问次数比最近访问时间更能体现价值。LFU 会默默记录每个键被访问了多少次。
- 适用场景:
  - 缓存场景中，有些数据可能偶尔才用，但一用就很关键（比如配置项）；而有些数据可能短时间刷一波访问量就没用了。LFU 更擅长保留前者。
  - 访问模式更符合“用得多就是爷”原则。
volatile-lfu 👍 (Redis 4.0+ 新增)
- 行为: 内存不足时，只在设置了过期时间 (TTL) 的键里，找那个访问次数最少的键淘汰掉。
- 含义: 只在“临时工”里按访问频率淘汰，保护“正式工”，并优先保留人气高的缓存。
- 适用场景:
  - 和 allkeys-lfu 类似，但需要保护没设置过期时间的持久键。适合混合存储，且缓存数据的访问频率是决定去留的关键。

💡 重要提示：近似 LRU 和 LFU

为了效率，Redis 实现的 LRU 和 LFU 都不是绝对精确的。它们用了近似算法：Redis 会随机挑一小撮键（默认 5 个，通过 maxmemory-samples 参数配置），然后从这堆里面选出最符合策略（最老、最少用等）的那个来淘汰。样本量越大，越接近精确，但 CPU 开销也越大。对大多数应用，默认值就挺好用了！

三、如何选择合适的淘汰策略？ 🤔➡️✅

选哪个策略，得看你的应用场景和数据戏份：

通用缓存，不确定访问模式？
- 试试 allkeys-lru 吧！它是老牌明星，通常效果不错。🌟
要区分缓存和持久数据？
- 想保护没设过期时间的“元老”键？用 volatile-lru, volatile-lfu, volatile-random, 或 volatile-ttl。
- 在这些 volatile-* 策略里：
  - 关心谁最近被翻牌子？选 volatile-lru ⏰。
  - 关心谁被翻牌子的次数最多？选 volatile-lfu 🔥 (Redis 4.0+)。
  - 想先送走快到期的？选 volatile-ttl ⏳。
  - 随便删个临时的就行？选 volatile-random 🎰。
所有数据都是缓存，访问频率比时间更重要？
- 用 allkeys-lfu 🔥 (Redis 4.0+)。
所有数据都是缓存，访问随机或不 care 删哪个？
- 用 allkeys-random 🎲。
数据宝宝一个都不能少，宁可写入失败？
- 用 noeviction 🙅‍♀️ (默认)。记得让你的应用能处理好写入错误哦！

四、如何切换 Redis 的淘汰策略？ ⚙️🔧

有两种主要方式来设定或切换策略：

通过配置文件 (redis.conf) ✍️📄
- 打开你的 redis.conf 文件。
- 找到或加上 maxmemory-policy 这一行。
- 把值改成你想要的策略名，比如：
```
maxmemory-policy volatile-lru
```
- 优点: 配置是永久的，Redis 重启后还在。👍
- 缺点: 改完需要重启 Redis 服务才能生效。🔄
通过 CONFIG SET 命令 (动态修改) 💻✨
- 连上 Redis 服务器 (redis-cli)。
- 执行 CONFIG SET 命令：
```
CONFIG SET maxmemory-policy <policy_name>
```
  例如，切换到 allkeys-lfu：
```
CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lfu
```
- 可以用 CONFIG GET maxmemory-policy 看看当前是啥策略。
- 优点: 立刻生效，不用重启 Redis，非常灵活！💨
- 缺点: 这只是临时修改。Redis 一重启，就又变回 redis.conf 里写的那样了。😅
- 让动态修改“转正”: 想让动态修改永久生效？执行 CONFIG SET 之后，再执行 CONFIG REWRITE 命令。这会把当前运行的配置写回 redis.conf 文件（前提是 Redis 有权限写这个文件）。

# 示例：动态设置并永久保存
redis-cli
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lru
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG REWRITE
OK

五、总结 🎉

理解和选择对的 Redis 淘汰策略，对于优化性能、保证服务稳如老狗 🐕 以及满足业务需求都超级重要！一定要根据你的应用特点和数据访问模式来选型，并通过监控 Redis 内存 (INFO memory) 和淘汰情况 (INFO stats 里的 evicted_keys) 来看看效果怎么样。记住，只有设置了 maxmemory，淘汰策略才会开始工作哦！😉