Redis 内存回收

一、Redis 内存回收的整体架构

Redis 是一个 内存数据库 ，所有键值都存放在 RAM 中。

为了避免无限增长导致 OOM（Out Of Memory），Redis 有三大类内存回收机制：

1. 键过期删除策略（主动回收）

惰性删除（Lazy Deletion）
定期删除（Tuned Scanning）

2. 内存淘汰策略（当内存达到最大值 maxmemory）

noeviction / allkeys-* / volatile-* 系列

3. 内存碎片与 jemalloc 管理（内存再利用）

jemalloc arena 管理
active defrag（主动碎片整理）

这三者共同对 Redis 内存进行回收和优化。

二、键过期删除（Expires）

Redis 支持给 key 设置 TTL（time-to-live）。

复制代码

EXPIRE key 10
SET key value EX 10

Redis 的过期键删除不是精确实时触发，而是采用三种机制组合：

1. 惰性删除（Lazy Deletion）

触发时机：

当客户端访问某个 key
Redis 检查它是否已经过期
过期 → 立即删除

示例：

复制代码

GET key
→ 发现 key 已过期 → 删除并返回 nil

优点：

简单、高效
不访问不过期，不浪费 CPU

缺点：

如果 key 很久不被访问
会一直占用内存（内存泄漏风险）

所以 Redis 还必须搭配第二种机制。

2. 定期删除（Active Expire Cycle）

Redis 每 100ms（server.hz 参数控制）随机抽取部分带过期时间的 key：

流程：

随机扫描一部分 db.expires 字典
删除其中已经过期的 key
如果过期比例 > 25%，继续扫描（最多执行 25ms）

优点：

避免过期键长期堆积
平衡 CPU 占用

缺点：

不是实时、高精度的删除
大量过期键可能延迟删除

3. 主动删除 + 从节点同步

在执行命令期间，如果命令涉及访问过期 key：

主线程执行惰性删除
命令传播到从节点和 AOF 时也写入 DEL 操作

三、内存淘汰策略（maxmemory 触发）

当 Redis 达到 maxmemory 时，就会触发内存淘汰策略。

配置：

复制代码

maxmemory 2gb
maxmemory-policy allkeys-lru

Redis 内置 8 种策略：

1. 不淘汰

● noeviction

内存满时写命令（SET/LPUSH/ZADD）直接报错。

**2. 只淘汰带过期时间的键（volatile-*）**

策略	说明
volatile-lru	淘汰最近最少使用的 expire key
volatile-lfu	淘汰访问最少的 expire key
volatile-ttl	淘汰剩余生存时间最短的 key
volatile-random	随机淘汰一个 expire key

如果没有带 TTL 的 key → 和 noeviction 一样报错。

**3. 淘汰所有键（allkeys-*）**

策略	说明
allkeys-lru	淘汰最近最少使用的 key
allkeys-lfu	淘汰访问最少的 key（Redis 4+）
allkeys-random	随机淘汰一个 key

企业生产最常用：

复制代码

allkeys-lru
allkeys-lfu（访问热点分布更均衡）

四、Redis 的内存分配器：jemalloc

Redis 默认使用 jemalloc 来管理内存。

jemalloc 特点：

多个 arena，减少锁竞争
对小块内存管理更高效
减少内存碎片
速度快（Redis 高性能关键之一）

Redis 里每个 key/结构体要走 jemalloc 的分配逻辑。

四、内存碎片问题

Redis 内存碎片率：

复制代码

info memory → mem_fragmentation_ratio

当碎片率 > 1.5 或 2 时可能需要处理。

Redis 支持主动碎片整理：

复制代码

active-defrag yes

作用：

后台线程合并碎片块
迁移 key 的内存布局
减少物理内存占用

适用于高更新写 load 的业务。

五、Redis 内存回收的整体流程图

六、实际场景中的内存回收案例

情况 1：大量 key 同时过期（如 0 点定时刷新）

效果：

惰性删除无法及时回收
定期扫描也跟不上
Redis 内存激增

解决：

设置随机 TTL（打散过期时间）
使用 expire 命令 + 随机偏移

情况 2：大量数据更新导致碎片暴涨

解决：

复制代码

active-defrag yes

适合 key 更新频繁的系统（订单系统、排行榜系统）。

情况 3：内存爆满导致频繁淘汰、QPS 急剧下降

解决：

分析 key 大小（大 key 拆分）
调整 maxmemory-policy
提高 Redis 内存
使用 Redis Cluster 分片

七、面试高频问题（含标准答案）

1. Redis 的过期删除策略是什么？

答：惰性删除 + 定期删除 双策略。

2. Redis 内存淘汰策略有哪些？

8 种：

noeviction
volatile-lru / lfu / ttl / random
allkeys-lru / lfu / random

3. 为什么 Redis 采用定期删除而不是主动删除？

因为主动删除是 O(n) 扫描，会阻塞主线程。

4. LRU 与 LFU 区别？

LRU：最近最少使用
LFU：访问次数最少

LFU 更适合热点数据分布不均的业务。

5. Redis 为什么使用 jemalloc？

更快
内存碎片更少
多线程 arena 更适合 Redis 高并发

6. active-defrag 是如何工作的？

后台线程迁移 key 内部结构，使碎片合并。

八、总结（背诵版）

Redis 内存回收 = 过期清理 + 内存淘汰 + 内存碎片整理

过期键：惰性删除 + 定期删除
内存限制：maxmemory-policy
内存管理：jemalloc
碎片修复：active-defrag
大 key 问题：拆分 + 批量删除

Redis 内存管理体系既高效又安全，是持久高性能的重要基础。