每日八股——Redis(3)

持久化机制有哪些

RDB（Redis DataBase）------快照

RDB就是 Redis定期 在某一时刻，把内存中的所有数据序列化成一个二进制文件，保存到磁盘。Redis主进程调用fork（），然后使用子进程的 bgsave 命令执行，这样不会阻塞主进程（写时复制技术，当主进程修改某个内存时，OS才会把这块内存复制一份给主进程修改，子进程依旧是读取旧的数据写入磁盘）。子进程负责把当前内存数据写入RDB文件，主进程继续处理客户端请求，写完后，用新RDB文件原子替换旧文件 。

优点：

• 文件紧凑：二进制文件，体积小，适合全量备份。
• 恢复速度快：重启时直接加载RDB文件，比回访AOF命令快得多。

缺点：

• 数据丢失风险大：因为是定时触发，如果中间宕机，那这保存间隔内的数据将全部丢失。

AOF（Append Only File）------追加日志

AOF 就像是记日记 。它把 Redis 执行过的所有写操作命令 （如 SET, INCR）按顺序追加到文件中（默认名为 appendonly.aof），重启时通过重放日志恢复数据。

AOF不是每条命令都直接写盘（太慢），而是先写到内核缓冲区，由策略决定何时刷盘（fsync）：

1. appendfsync：每次写都刷盘，数据最安全，但性能最差
2. appendfsync everysec（默认）：每秒刷一次盘，最多丢失一秒数据
3. appendfsync no：Redis不管，让操作系统自主决定什么时候刷盘，性能最好，但不可控。

优点：

• 数据安全：默认每秒刷盘，最多只丢失一秒数据

缺点：

• 文件体积大：通常比RDB大
• 恢复速度慢：重启时要像重放电影一样执行一遍所有命令

AOF重写

日志文件会越来越大，比如对count加了100次1，那AOF会存100条INCR命令，但恢复其实只要一个SET count 100就好了，为了解决这个问题，Redis后台（bgrewriteaof）会自动内存中的数据，生成一个新的AOF文件，只保留构建当前数据所需的最小命令集，然后替换旧文件。

混合持久化

Redis 4.0引入，RDB恢复快但丢失数据，AOF安全但恢复速度慢，于是将他们结合起来。

原理：

• 在进行AOF重写时，Redis不再单纯把命令写入AOF文件
• 而是先把当前内存里的数据生成RDB快照，放在AOF文件头部
• 重写期间产生的新增命令，以AOF格式追加在文件的尾部。

当 Redis 通过 AOF 文件恢复数据时，会先加载 RDB，然后再重新执行指令恢复后半部分的增量数据，这样就可以大幅度提高数据恢复的速度了。

优点：恢复速度快，数据丢失少

Redis过期清除策略

Redis 采用的是：惰性删除 + 定期删除相结合的策略。

惰性删除------被动触发

Redis不会在Key到期那一刻立马去删他，只有当访问某个Key时，Redis才会检查这个Key是否过期，没过期正常返回，过期了就立刻删除并返回不存在。

优点：节省CPU，只有真正需要数据的时候才会去检查，不会浪费CPU资源去删除那些没人查的冷数据

缺点：浪费内存资源，如果一大堆Key已经过期了，但是永远没人去查，他们就一直在内存里，导致内存被大量无效数据占用。

定期删除------主动删除

为了解决惰性删除的内存泄露问题，Redis会隔一段时间就随机抽取一些设置了过期时间的Key，检查是否删除。这里有一个核心判断：Redis抽取的Key中，如果超过25%过期，Redis会认为过期键比例高，会再次抽取，直到过期比例下降。

优点：释放内存，能够清理掉那些没人查的冷数据，保证内存不会被垃圾填满

缺点 ：销毁CPU，如果过期键太多，Redis会频繁删除，占用主线程CPU，导致处理业务速度变慢。

Redis的内存淘汰机制

Redis 的内存淘汰机制是指当 Redis 使用的内存超过 maxmemory 限制时，通过配置的淘汰策略，选择一部分 key 删除，以防止进程继续占用内存甚至被 OOM kill。

在面试中，不要死记硬背那 8 种策略，要学会**"拆解组合"**。所有的策略其实就是 2 个维度 的排列组合：

1. "从哪里挑？" (范围) ：是 所有 Key (allkeys) 还是 设置了过期时间的 Key (volatile)？
2. "按什么规则踢？" (算法) ：是 LRU 、LFU 、随机 、TTL 还是 不踢？

Redis 4.0 之后，一共有 8 种策略。我们可以把它分为 4 大类：

不淘汰（默认策略）

noeviction：

• 机制：内存满了直接报错OOM command not allowed，拒绝写入新数据，但允许读
• 场景：你需要保证数据完整性，不能随便丢，通常用于把Redis当数据库用

LRU------最近最少使用

• allkeys-lru（最常用）
  • 机制：从所有key中，淘汰那个最近最少使用的
  • 场景：缓存场景首选
• volatile-lru
  • 机制： 只从 设置了 TTL 的 Key 中，淘汰最近最少使用的
  • 场景： 当你有些数据是持久化的（没设 TTL），有些是缓存的（设了 TTL），只想淘汰缓存数据时。

LFU------最不常用（Redis4.0）

• allkeys-lfu
  • 机制：从所有Key中，淘汰访问频率最低的
  • 场景：针对热点数据更有效
• volatile-lfu
  • 机制：只从设置了TTL的Key中淘汰访问频率最低的

Random随机&TTL快过期的

• allkeys-random：从所有Key里随机删除一个
• volatile-random：从设置TTL的key里随机删除一个
• volatile-ttl"从设置TTL的key里，挑选TTL最短的Key淘汰