一，Redis内存回收

Redis 之所以性能强，最主要的原因就是基于内存存储。然而单节点的 Redis 其内存大小不宜过大，会影响持久化或主从同步性能。

我们可以通过修改配置文件来设置 Redis 的最大内存:

# 格式
# maxmemory <bytes>
# 例如
maxmemory 1gb

当内存使用达到上限时，就无法存储更多数据了。

二，过期Key处理

在学习 Redis 缓存的时候我们说过，可以通过 expire 命令给 Redis 的 key 设置 TTL(存活时间)：

可以发现，当 key 的 TTL 到期以后，再次访问 name 返回的是 nil，说明这个 key 已经不存在了，对应的内存也得到释放从而起到内存回收的目的。

2.1 过期策略-DB结构

Redis 本身是一个典型的 key-value 内存存储数据库，因此所有的 key、value 都保存在之前学习过的Dict 结构中。不过在其 database 结构体中，有两个 Dict：一个用来记录 key-value，另一个用来记录 key-TTL。

内存图：

2.2 惰性删除

惰性删除：顾明思议并不是在 TTL 到期后就立刻删除，而是在访问一个 key 的时候，检查该 key 的存活时间，如果已经过期才执行删除。

源码如图：

2.3 周期删除

周期删除：顾明思议是通过一个定时任务，周期性的抽样部分过期的 key，然后执行删除。执行周期有两种:

Redis会设置一个定时任务serverCron()，按照server.hz的频率来执行过期key清理，模式为SLOW
Redis的每个事件循环前会调用beforeSleep()函数，执行过期key清理，模式为FAST

源码如图：

SLOW 模式规则:

执行频率受server.hz影响，默认为10，即每秒执行10次，每个执行周期100ms
执行清理耗时不超过一次执行周期的25%.
逐个遍历db，逐个遍历db中的bucket，抽取20个key判断是否过期
如果没达到时间上限(25ms)并且过期key比例大于10%，再进行一次抽样，否则结束

FAST 模式规则 (过期 key 比例小于 10% 不执行):

执行频率受beforeSleep()调用频率影响，但两次FAST模式间隔不低于2ms
执行清理耗时不超过1ms
逐个遍历db，逐个遍历db中的bucket，抽取20个key判断是否过期
如果没达到时间上限(1ms)并且过期key比例大于10%，再进行一次抽样，否则结束

三，内存淘汰策略

内存淘汰：就是当 Redis 内存使用达到设置的阈值时，Redis主动挑选部分 key 删除以释放更多内存的流程。

Redis 会在处理客户端命令的方法processcommand()中尝试做内存淘汰:

Redis 支持 8 种不同策略来选择要删除的 key：

noevictiqp：不淘汰任何key，但是内存满时不允许写入新数据，默认就是这种策略。
volatile-ttl：对设置了TTL的key，比较key的剩余TTL值，TTL越小越先被淘汰
allkeys-random：对全体key，随机进行淘汰。也就是直接从db->dict中随机挑选
volatile-random：对设置了TTL的key，随机进行淘汰。也就是从db->expires中随机挑选
allkeys-lru：对全体key，基于LRU算法进行淘汰
volatile-lru：对设置了TTL的key，基于LRU算法进行淘汰
allkeys-lfu：对全体key，基于LFU算法进行淘汰
volatile-lfu：对设置了TTL的key，基于LFI算法进行淘汰

比较容易混淆的有两个：

**LRU(**Least Recently Used)，最少最近使用，用当前时间减去最后一次访问时间，这个值越大则淘汰优先级越高。
LFU(Least Frequently Used)，最少频率使用，会统计每个key的访问频率，值越小淘汰优先级越高。

修改内存淘汰策略

maxmemory-policy noevication

Redis 的数据都会被封装为 RedisObject 结构:

LFU 的访问次数之所以叫做逻辑访问次数，是因为并不是每次 kev 被访问都计数，而是通过运算:

生成0~1之间的随机数R
计算1/(旧次数*lfu_log_factor+1)，记录为P，lfu_log_factor默认为10
如果 R<P，则计数器+1，且最大不超过255
访问次数会随时间衰减，距离上一次访问时间每隔 llfu_decay_time分钟(默认1)，计数器 -1

内存淘汰执行流程

四，面试题

面试题：Redis 如何判断 KEY 是否过期呢？

答：在 Redis 中会有两个 Dict，也就是 HashTable，其中一个记录 KEY-VALUE 键值对，另一个记录 KEY 和过期时间。要判断一个 KEY 是否过期，只需要到记录过期时间的 Dict 中根据 KEY 查询即可。

面试题：Redis 何时删除过期 KEY？如何删除？

答：Redis 的过期 KEY 处理有两种策略，分别是惰性删除和周期删除。

惰性删除是指在每次用户访问某个 KEY 时，判断 KEY 的过期时间：如果过期则删除；如果未过期则忽略。

周期删除有两种模式：

SLOW模式：通过一个定时任务，定期的抽样部分带有TTL的KEY，判断其是否过期。默认情况下定时任务的执行频率是每秒10次，但每次执行不能超过25毫秒。如果执行抽样后发现时间还有剩余，并且过期KEY的比例较高，则会多次抽样。
FAST模式：在Redis每次处理NIO事件之前，都会抽样部分带有TTL的KEY，判断是否过期，因此执行频率较高。但是每次执行时长不能超过1ms，如果时间充足并且过期KEY比例过高，也会多次抽样

面试题：当 Redis内存不足时会怎么做？

答：这取决于配置的内存淘汰策略，Redis 支持很多种内存淘汰策略，例如 LRU、LFU、Random. 但默认的策略是直接拒绝新的写入请求。而如果设置了其它策略，则会在每次执行命令后判断占用内存是否达到阈值。如果达到阈值则会基于配置的淘汰策略尝试进行内存淘汰，直到占用内存小于阈值为止。

面试题：那你能聊聊LRU 和 LFU 吗？

答：LRU是最近最久未使用。Redis 的 Key 都是 RedisObject，当启用 LRU 算法后，Redis 会在 Key 的头信息中使用 24 个 bit 记录每个 key 的最近一次使用的时间lru。每次需要内存淘汰时，就会抽样一部分 KEY，找出其中空闲时间最长的，也就是now - lru结果最大的，然后将其删除。如果内存依然不足，就重复这个过程。

由于采用了抽样来计算，这种算法只能说是一种近似 LRU 算法。因此在 Redis4.0 以后又引入了LFU算法，这种算法是统计最近最少使用，也就是按 key 的访问频率来统计。当启用 LFU 算法后，Redis 会在 key 的头信息中使用 24bit 记录最近一次使用时间和逻辑访问频率。其中高 16 位是以分钟为单位的最近访问时间，后 8 位是逻辑访问次数。与 LFU 类似，每次需要内存淘汰时，就会抽样一部分 KEY，找出其中逻辑访问次数最小的，将其淘汰。

面试题：逻辑访问次数是如何计算的？

答：由于记录访问次数的只有8bit，即便是无符号数，最大值只有 255，不可能记录真实的访问次数。因此 Redis 统计的其实是逻辑访问次数。这其中有一个计算公式，会根据当前的访问次数做计算，结果要么是次数+1，要么是次数不变。但随着当前访问次数越大，+1的概率也会越低，并且最大值不超过 255.

除此以外，逻辑访问次数还有一个衰减周期，默认为 1 分钟，即每隔 1 分钟逻辑访问次数会-1。这样逻辑访问次数就能基本反映出一个key的访问热度了。