Redis 淘汰策略、持久化机制、高可用

Redis 淘汰策略

• 只有 redis 内存空间已满并且往里面写新数据，才会触发淘汰策略。
• 通过 expire$/$pexpire 让 key-value 过期，从而让 redis 清除这个 key-value。
• value 的数据结构：

  typedef struct  {
       
  	// 对象类型：string、list、hash、set、zset
  	unsigned tpye:4;
  	// 编码方式：比如 set 使用 intset 或 dict
  	unsigned encoding:4;
  	
  	// 判断哪些 key 要被删除
  	unsigned lru:LRU_BITS; // 占用 24位，8位用来记录访问的次数（0-255次），16位用来记录上一次访问的时间
  	
  	int refcount; // 引用计数
  	void *ptr; // 指向 value 的存储空间
  } robj;
  

  object idletime key # 展示 key 的最近访问时间
  

• 配置淘汰策略：
  • 如果 redis 内存空间已满，并且没有设置淘汰策略，再 set key value 会直接返回错误，提示内存空间已满；如果设置了淘汰策略，redis 会按照淘汰策略选择数据进行删除，再 set key value 就会成功。

    # redis.conf
    maxmemory <bytes>  # redis 最多可以使用多少空间（字节）
    maxmemory-policy   # 淘汰策略，默认为 noeviction, 不进行淘汰
    maxmemory-samples  # 默认为 5，选择多少个 key 进行淘汰
    

  • 设置了过期时间的 key：
    • volatile-lru：最长时间没有使用。
    • volatile-lfu：最少次数使用，随机采样。
    • volatile-ttl：最近要过期。
    • volatile-random：随机。
  • 所有 key：
    • allkeys-lru。
    • allkeys-lfu。
    • allkeys-random。
  • 禁止淘汰：no-eviction。
• redis 不会在 key 到达设定的过期时间那一刻立即自动删除，而是采用了惰性删除和定期删除的混合策略：
  • 惰性删除：当某个 key 被访问时，redis 会检查这个 key 是否已经过期。如果已经过期，redis 会在该 key 被访问时立即删除它，然后返回一个空值。这意味着，如果一个过期的 key 从未被访问，它可能会在内存中保留较长时间。
  • 定期删除：redis 也会定期从数据库中随机抽取一些 key，然后检查它们是否过期，已过期的 key 将被删除。这个过程是自动的，帮助减少内存中未被访问的过期 key 的数量。

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Redis 持久化机制

• redis 为什么需要持久化 ?
  • 因为 redis 是内存数据库，一旦关闭，内存中的数据就丢失了，所以需要把内存中的数据写到磁盘中，这样 redis 重启后就可以从磁盘中加载原来的数据到内存中。
  • 只有写操作（增删改操作，会引起数据库变更的操作）才会进行持久化。
• redis 的持久化方式：aof、aof-rewrite、rdb、rdb-aof 混用。

fork 写时复制

• 避免物理内存的复制时间过长导致父进程长时间阻塞。
• fork 相当于给父进程的内存做了一个快照。

• 页表存储了虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
• linux 为了加快 fork 的流程，fork 仅仅会复制页表，然后将两个页表中的所有保护位修改为只读，此时父进程和子进程共用一块物理内存；父进程依然对外提供服务。
• 当父进程处理写操作时，首先会找到虚拟内存的内存页，然后通过页表写物理内存页的时候，发现保护位是只读的，此时会触发写保护中断：在物理内存中完成一次物理页复制（把原来的物理页复制一份），然后把数据写入到复制后物理页中，最后在写保护中断的处理函数中将页表中的保护位修改为可读可写，并且重新构建页表中的映射关系（页表中该虚拟内存的指向变为新的物理页）。