面试题：Redis 中有哪些内存淘汰策略？

Redis 是一种基于内存的键值存储系统，当内存不足时，需要通过 内存淘汰策略 来删除部分数据，以释放内存空间。Redis 提供了多种内存淘汰策略，可以根据业务需求进行配置。

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1. Redis 内存淘汰策略的分类

Redis 的内存淘汰策略可以分为两类：

1. 键空间淘汰策略：针对所有 key 进行淘汰。
2. 过期键淘汰策略：针对设置了过期时间的 key 进行淘汰。

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2. 键空间淘汰策略

键空间淘汰策略决定了当内存不足时，Redis 如何选择 key 进行删除。Redis 提供了 8 种键空间淘汰策略，可以通过配置文件中的 maxmemory-policy 参数设置。

2.1 noeviction（默认策略）

• 规则：当内存不足时，新写入操作会报错，不会删除任何 key。
• 适用场景：对数据一致性要求极高的场景，确保数据不会丢失。

2.2 allkeys-lru

• 规则：从所有 key 中，选择最近最少使用（Least Recently Used, LRU）的 key 进行删除。
• 适用场景：适合热点数据分布不均匀的场景。

2.3 volatile-lru

• 规则：从设置了过期时间的 key 中，选择最近最少使用（LRU）的 key 进行删除。
• 适用场景：适合对部分数据设置了过期时间的场景。

2.4 allkeys-random

• 规则：从所有 key 中，随机选择 key 进行删除。
• 适用场景：适合 key 的访问模式完全随机的场景。

2.5 volatile-random

• 规则：从设置了过期时间的 key 中，随机选择 key 进行删除。
• 适用场景：适合对部分数据设置了过期时间的场景。

2.6 volatile-ttl

• 规则：从设置了过期时间的 key 中，选择剩余生存时间（Time To Live, TTL）最短的 key 进行删除。
• 适用场景：适合优先淘汰即将过期的 key 的场景。

2.7 allkeys-lfu（Redis 4.0 引入）

• 规则：从所有 key 中，选择最不常用（Least Frequently Used, LFU）的 key 进行删除。
• 适用场景：适合访问频率差异较大的场景。

2.8 volatile-lfu（Redis 4.0 引入）

• 规则：从设置了过期时间的 key 中，选择最不常用（LFU）的 key 进行删除。
• 适用场景：适合对部分数据设置了过期时间的场景。

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3. 过期键淘汰策略

过期键淘汰策略决定了 Redis 如何处理设置了过期时间的 key。Redis 提供了两种过期键淘汰策略，可以通过配置文件中的 maxmemory-policy 参数设置。

3.1 惰性删除（Lazy Expiration）

• 规则：当客户端访问某个 key 时，Redis 会检查该 key 是否已过期，如果过期则删除。
• 优点：节省 CPU 资源。
• 缺点：可能导致大量过期 key 堆积，占用内存。

3.2 定期删除（Active Expiration）

• 规则：Redis 会定期随机检查一部分设置了过期时间的 key，并删除已过期的 key。
• 优点：减少过期 key 的内存占用。
• 缺点：占用一定的 CPU 资源。

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4. 如何选择内存淘汰策略？

选择内存淘汰策略时，需要根据业务场景和数据特点进行权衡：

• 数据一致性要求高：选择 noeviction，确保数据不会丢失。
• 热点数据分布不均匀：选择 allkeys-lru 或 allkeys-lfu。
• 部分数据设置了过期时间：选择 volatile-lru、volatile-lfu 或 volatile-ttl。
• key 访问模式随机：选择 allkeys-random 或 volatile-random。

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5. 配置内存淘汰策略

在 Redis 配置文件 redis.conf 中，可以通过以下参数设置内存淘汰策略：

maxmemory <bytes>          # 设置 Redis 最大内存限制
maxmemory-policy <policy>  # 设置内存淘汰策略

例如：

maxmemory 1gb
maxmemory-policy allkeys-lru

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6. 内存淘汰策略的注意事项

• 监控内存使用：通过 INFO memory 命令监控 Redis 的内存使用情况。
• 合理设置最大内存：根据服务器的物理内存和业务需求，合理设置 maxmemory。
• 结合持久化策略：如果开启了持久化（如 RDB 或 AOF），需要确保内存淘汰策略不会影响数据的一致性。

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总结

Redis 提供了多种内存淘汰策略，可以根据业务需求选择合适的策略：

• 默认策略：noeviction，确保数据不会丢失。
• LRU 策略：allkeys-lru 和 volatile-lru，适合热点数据分布不均匀的场景。
• LFU 策略：allkeys-lfu 和 volatile-lfu，适合访问频率差异较大的场景。
• 随机策略：allkeys-random 和 volatile-random，适合 key 访问模式随机的场景。
• TTL 策略：volatile-ttl，适合优先淘汰即将过期的 key 的场景。

通过合理配置内存淘汰策略，可以有效管理 Redis 的内存使用，避免内存不足导致的性能问题。