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Redis解決方案：淘汰及失效策略
Redis是一個(gè)開源的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，可以被用作數(shù)據(jù)庫、緩存和消息中間件。由于它使用內(nèi)存而不是磁盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以可以擁有快速的讀寫速度和響應(yīng)時(shí)間。但是，由于內(nèi)存資源是有限的，當(dāng)Redis內(nèi)存耗盡時(shí)，就需要考慮使用淘汰策略和失效策略，以確保Redis的正常運(yùn)行。
1.淘汰策略
淘汰策略是Redis用來釋放內(nèi)存的一種策略。采用淘汰策略可以使Redis在內(nèi)存資源不足時(shí)，釋放無用數(shù)據(jù)，以便存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)。
1.1 LRU（Least recently used）策略
LRU策略是Redis淘汰策略中最常用的一種策略。這種策略依據(jù)數(shù)據(jù)最近被訪問的時(shí)間，淘汰最近沒有被使用的數(shù)據(jù)。Redis默認(rèn)采用的就是LRU策略。例如下面的代碼可以用來查看使用LRU策略的數(shù)據(jù)容量：
“`bash
$ redis-cli
$ CONFIG GET maxmemory
m{“maxmemory”:”0″}
$ CONFIG SET maxmemory 1mb
OK
$ SET key1 “value1”
OK
$ SET key2 “value2”
OK
$ GET key1
“value1”
$ SET key3 “value3”
OK
$ GET key2
(nil)
$
在上面的代碼中，首先通過CONFIG GET maxmemory命令查看Redis的最大內(nèi)存限制，并未設(shè)置限制。接著通過CONFIG SET maxmemory命令設(shè)置Redis的最大內(nèi)存為1MB，然后設(shè)置了3個(gè)鍵值對(duì)，當(dāng)插入第3個(gè)鍵值對(duì)時(shí)，由于此時(shí)內(nèi)存已經(jīng)不夠用了，所以會(huì)導(dǎo)致key1被淘汰，即采用了LRU策略。
1.2 LFU（Least frequently used）策略
LFU策略是基于數(shù)據(jù)頻率的策略。采用LFU策略可以淘汰使用頻率最低的數(shù)據(jù)。
可以通過以下代碼來查看使用LFU策略的數(shù)據(jù)容量：
```bash
$ redis-cli
$ CONFIG SET maxmemory 1mb
OK
$ CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lfu
OK
$ SET key1 "value1"
OK
$ SET key2 "value2" NX
(nil)
$ SET key1 "newvalue1"
OK
$ INCR hits:foo
(integer) 1
$ INCR hits:bar
(integer) 1
$ INCR hits:foo
(integer) 2
$ INCR hits:foo
(integer) 3
$ INCR hits:foo
(integer) 4
$ INCR hits:bar
(integer) 2
$ INCR hits:foo
(integer) 5
$ SET key3 "value3"
OK
$ GET key2
"value2"
$ GET key1
"newvalue1"
$ GET key3
"value3"
$ GET hits:foo
"5"
$ GET hits:bar
"2"
$
在上述代碼中，首先通過CONFIG SET maxmemory命令設(shè)置Redis的最大內(nèi)存為1MB。然后通過CONFIG SET maxmemory-policy命令設(shè)置采用LFU策略，并設(shè)置了3個(gè)鍵值對(duì)，使用了INCR命令模擬數(shù)據(jù)的使用頻率。當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，會(huì)優(yōu)先淘汰使用頻率最少的key2，然后再淘汰使用頻率次少的key1。
2.失效策略
失效策略是Redis用來清除過期鍵值對(duì)的一種策略。采用失效策略可以確保Redis的內(nèi)存空間不被過期鍵值對(duì)所占用。
2.1 定期刪除策略
定期刪除策略是Redis默認(rèn)的一種失效策略。這種策略是在Redis中設(shè)置了一個(gè)定時(shí)任務(wù)，定期掃描Redis中的過期鍵值對(duì)，并將其刪除。例如，可以通過以下命令將Redis中某個(gè)key的過期時(shí)間設(shè)為5秒：
“`bash
$ redis-cli
$ SETEX key1 5 “value1”
OK
$ SET key2 “value2”
OK
$ TTL key1
(integer) 4
$
在上述代碼中，首先通過SETEX命令將key1的過期時(shí)間設(shè)為5秒。然后通過SET命令插入key2，接著使用TTL命令查看key1的過期時(shí)間。
2.2 懶漢式刪除策略
懶漢式刪除策略是Redis另一種失效的實(shí)現(xiàn)方式。這種策略是在訪問key的時(shí)候判斷key是否過期，如果過期則立即刪除。與定期刪除策略不同的是，這種策略會(huì)在訪問key的時(shí)候觸發(fā)，不需要設(shè)置定時(shí)任務(wù)。
```python
import redis
import time
r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
# 設(shè)置一個(gè)key為value，過期時(shí)間為10秒
r.setex('key1', 10, 'value')
# 等待5秒
time.sleep(5)
# 訪問key1，返回'vaulue'
print(r.get('key1'))
# 等待6秒
time.sleep(6)
# 再次訪問key1，返回None，說明key已經(jīng)過期被刪除
print(r.get('key1'))
在上面的代碼中，首先通過redis.StrictRedis()方法連接到Redis數(shù)據(jù)庫。
接著使用setex()方法設(shè)置一個(gè)key1為value，過期時(shí)間為10秒。
然后等待5秒，此時(shí)訪問key1會(huì)返回’vaulue’。
然后等待6秒，此時(shí)再次訪問key1，會(huì)返回None，說明key已經(jīng)過期被刪除。
Redis在使用過程中，淘汰策略和失效策略的作用非常重要，可以有效避免Redis內(nèi)存的溢出。了解這些策略對(duì)于Redis的性能優(yōu)化和穩(wěn)定性非常有幫助。
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