内存上限

  Redis可以通过 maxmemory 参数来限制最大可用内存,主要为了避免Redis内存超过操作系统内存,从而导致服务器响应变慢甚至死机的情况。maxmemory 参数限制的是Redis的对象内存大小,也就是 used_memory 对应的内存大小。由于内存碎片的存在,所以Redis服务器实际占用的内存是要超过 maxmemory 的。
  在设置Redis内存上限的时候要预留一部分内存出来,比如说一台32GB内存的机器,可以启动 3 台8GB内存的Redis,预留8GB给机器其他进程、内存碎片、fork子进程等。通过 config set maxmemory 命令来动态修改Redis内存上限:

192.168.1.4>config set maxmemory 2GB
"OK"

Redis内存回收机制主要体现在两个方面:

  1. 删除到达时间的键对象
  2. 内存使用达到maxmemory上限时触发内存溢出控制策略

删除过期键对象

  Redis所有的键都可以设置过期属性,内部保存在过期字典中。由于进程内保存了大量的键,维护每个键精准的过期删除机制会导致消耗大量的CPU,对于单线程的Redis来说成本过高,因此Redis采用惰性删除和定时任务删除机制实现过期键的内存回收。

  1. 惰性删除:惰性删除用于当客户端读取带有超时属性的键时,如果已经超过键设置的过期时间,会执行删除操作并返回空,这种策略是出于节省CPU成本考虑,不需要单独维护TTL链表来处理过期键的删除。但是单独用这种方式存在内存泄露的问题,当过期键一直没有访问将无法得到及时删除,从而导致内存不能及时释放。正因为如此,Redis还提供另一种定时任务删除机制作为惰性删除的补充。
  2. 定时任务删除:Redis内部维护一个定时任务,默认每秒运行10次(通过配置hz控制)。定时任务中删除过期键逻辑采用了自适应算法,根据键的过期比例,使用快慢两种速率模式回收键。
    比如:
  3. 定时任务在每个数据库空间随机检查20个键,当发现过期时删除对应的键
  4. 如果超过检查数25%的键过期,循环执行回收逻辑直到不足25%或运行超时为止,慢模式下超时时间为25ms
  5. 如果之前回收键逻辑超时,则在Redis触发内部事件之前再次以快模式运行回收过期键任务,快模式下超时时间为1ms且2s内只能运行1次
  6. 快慢两种模式内部删除逻辑相同,只是执行的超时时间不同

内存溢出控制策略

  当Redis所用内存达到maxmemory上限时会触发相应的溢出控制策略。具体策略受maxmemory-policy参数控制,Redis支持以下6种策略:

1. noeviction:默认策略,当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错
2. allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的 Key
3. allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个 Key
4. volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的 Key。这种情况一般是把 Redis 既当缓存,又做持久化存储的时候才用
5. volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个 Key
6. volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的 Key 优先移除

lru是Least Recently Used的缩写,即最近最少使用。内存的溢出控制策略可以采用 config set maxmemory-policy {policy} 命令来动态配置:

192.168.1.4>config set maxmemory-policy volatile-lru
"OK"

频繁执行回收内存成本很高,每次都要去查找可回收键和删除键,所以合理设置Redis的 maxmenory 很重要,不合理的Redis溢出控制策略可能会导致一些不可预知的问题。