选择高效 Redis 逐出策略指南
Redis 以其内存操作的特性而闻名，速度极快。然而，当您的数据集增长到超出可用物理内存时，Redis 必须主动移除较旧或不太重要的数据，以便为新条目腾出空间。这个过程通过逐出策略 (Eviction Policies) 来管理，这些策略对于维护性能和确保缓存最佳运行至关重要。选择正确的策略直接影响缓存命中率、延迟和内存利用率。
本指南将探讨各种内置的 Redis 逐出策略，解释它们各自的功能，并提供实用建议，帮助您针对不同的应用工作负载选择最有效的策略，涵盖从纯缓存场景到时间序列数据管理。
理解 Redis 逐出机制和 maxmemory
逐出策略仅在 Redis 内存使用量超出 maxmemory 配置指令设置的限制时才开始发挥作用。如果未设置 maxmemory（或设置为 0），Redis 将使用所有可用内存，并且不会发生任何逐出操作，这可能会在主机内存耗尽时导致系统不稳定。
要启用逐出功能，您必须在 redis.conf 文件中或通过 CONFIG SET 命令配置 maxmemory：
# 将 maxmemory 设置为 2GB
CONFIG SET maxmemory 2gb
一旦内存受限，当写入命令需要更多内存时，Redis 会使用已配置的逐出策略来决定要丢弃哪些键。
内置的 Redis 逐出策略
Redis 提供了几种不同的策略。这些策略通过 maxmemory-policy 指令进行配置。这些策略通常分为两类：基于最近最少使用 (LRU) 或最不经常使用 (LFU) 的策略，以及针对设置了存活时间 (TTL) 的键的策略。
1. 无 TTL 要求的策略
这些策略对数据库中的所有键都有效，无论它们是否设置了过期时间。
noeviction
这是默认策略。当内存限制达到时，Redis 将拒绝写入命令（如 SET、LPUSH 等），并向客户端返回错误。读取 (GET) 仍然被允许。这通常适用于不允许数据丢失的关键任务数据，但在高写入压力下可能会导致应用程序错误。
allkeys-lru
从数据库中所有键中逐出最近最少使用的键，直到内存使用量低于 maxmemory 限制。这是一种通用缓存的标准选择，其中所有数据项都具有相同的可缓存性。
allkeys-lfu
从所有键中逐出最不经常使用的键。LFU 优先保留那些经常被访问的键，即使它们最近没有被访问过。当访问模式不稳定时，这种策略很有效，但高度热门的项可能会无限期地驻留在内存中。
allkeys-random
随机逐出键，直到内存限制得到满足。除非数据访问模式完全均匀且不可预测，否则很少建议在生产缓存中使用此策略。
2. 需要 TTL 的策略（易失性键）
这些策略只考虑那些设置了明确过期时间（EXPIRE 或 SETEX）的键。在执行逐出时，它们会忽略永不过期的键。
volatile-lru
在设置了过期时间的键中逐出最近最少使用的键。
volatile-lfu
在设置了过期时间的键中逐出最不经常使用的键。
volatile-random
在设置了过期时间的键中随机逐出一个键。
volatile-ttl
首先逐出剩余存活时间 (TTL) 最短的键。这对于时间敏感数据（如会话令牌或临时应用程序状态）非常理想，可确保先清除较旧、即将过期的数据。
为您的工作负载选择正确的策略
最佳逐出策略完全取决于您正在缓存什么以及您的应用程序如何使用数据。
| 工作负载类型 | 推荐策略 | 理由 |
|---|---|---|
| 通用缓存 (最常见) | allkeys-lru |
假设较旧、未被使用的数据应首先被移除，无论 TTL 如何。简单且高效。 |
| 时间敏感数据 (例如，令牌、短命会话) | volatile-ttl |
确保即将过期的键在实际过期前得到有效清理。 |
| 热点数据缓存 (高访问倾斜) | allkeys-lfu 或 volatile-lfu |
保护频繁访问的项不因最近不活跃而被逐出。 |
| 强制数据保留 (不允许丢失) | noeviction |
通过拒绝写入来防止数据丢失，需要手动干预或上游应用程序处理。 |
| 混合工作负载 (部分数据过期，部分不过期) | volatile-lru 或 volatile-ttl |
如果您的永不过期键是必需的，请使用易失性策略来保护它们，仅逐出明确设置了过期时间的键。 |
实际示例：实现会话存储
如果 Redis 主要用于存储用户会话，您通常会为每个会话键设置一个明确的 TTL（例如 30 分钟），并使用一个尊重 TTL 的策略。volatile-ttl 在这里通常更优，因为如果一个会话被大量使用，它不应该仅仅因为它比另一个几周未被触及的会话稍微旧一点就被逐出。
# 1. 设置 maxmemory (例如，10GB)
CONFIG SET maxmemory 10gb
# 2. 选择针对存活时间数据的策略
CONFIG SET maxmemory-policy volatile-ttl
实际示例：实现 HTTP 缓存
对于缓存完整的 HTTP 响应（可能不总是设置 TTL），您希望保留访问最频繁的数据，即使该数据已闲置数小时。allkeys-lru 或 allkeys-lfu 是理想的选择。
# 使用 LFU 来保留真正的“热点”对象，无论其创建时间如何
CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lfu
监控和调优
选择策略后，持续监控至关重要。您应该通过 INFO 命令跟踪以下指标：
used_memory：您距离maxmemory限制有多近。evicted_keys：Redis 丢弃数据的速率。持续高逐出率表明您的maxmemory设置对于您的工作负载来说太低，或者您的逐出策略过于激进。- 应用程序缓存命中率：衡量成功的最终指标。如果内存压力增加时命中率下降，则需要调整您的策略选择或
maxmemory限制。
最佳实践：在调优
maxmemory时，始终留出安全缓冲区（例如 10-20% 的空闲内存），以应对复制缓冲区、命令缓冲区以及 Redis 内部数据结构可能产生的开销。
结论
Redis 逐出策略提供了对缓存在内存压力下行为的精细控制。没有单一的“最佳”策略；LRU、LFU 或基于 TTL 的逐出选择必须与您的数据访问模式和业务需求精确匹配。通过仔细选择适当的策略——例如用于通用缓存的 allkeys-lru 或用于会话存储的 volatile-ttl——您可以最大化缓存效率，并确保高速数据操作的稳健性能。