面试题：Redis过期键删除策略对性能的影响及调优方法

Question

在高并发读写场景下，Redis的过期键删除策略（如惰性删除和定期删除）会对系统性能产生怎样不同的影响？针对这些影响，你会采取哪些具体的调优方法来保证Redis的高效运行？

Answer 1

过期键删除策略对系统性能的影响

1. 惰性删除
   • 优点：对CPU友好，只有在读取到过期键时才进行删除操作，不会在键过期时立即占用额外的CPU资源。
   • 缺点：对内存不友好，过期键可能会长时间占用内存，直到被访问才删除，在高并发读写场景下，如果过期键长时间未被访问，可能导致内存持续增长，甚至引发内存不足的问题。
2. 定期删除
   • 优点：对内存相对友好，通过定期扫描数据库，主动删除过期键，可以有效控制内存的使用，避免过期键长时间占用内存。
   • 缺点：对CPU不友好，定期删除操作会占用一定的CPU时间片，如果扫描频率过高或者每次扫描的键数量过多，可能会影响Redis处理正常读写请求的性能，在高并发场景下可能导致响应延迟增加。

调优方法

1. 调整定期删除策略
   • 频率调整：通过配置 hz 参数来调整定期删除的频率。hz 表示Redis每秒执行的定时任务次数，默认值是10，即每秒执行10次定期删除任务。如果内存压力较大，可以适当增加 hz 值，如调整为20或50，增加过期键的扫描频率，但要注意不要设置过高导致CPU占用过高。如果CPU压力较大，可以适当降低 hz 值。
   • 扫描范围控制：Redis在每次定期删除任务中，会随机抽取一定数量的数据库进行扫描，每次扫描的键数量也有限制。可以通过修改相关代码（如果有能力修改Redis源码）或者等待Redis官方改进来优化每次扫描的键数量和范围，以平衡CPU和内存的使用。
2. 结合其他策略
   • 内存淘汰策略：合理配置Redis的内存淘汰策略，如 volatile - lru（在设置了过期时间的键中，使用LRU算法淘汰键）、allkeys - lru（在所有键中使用LRU算法淘汰键）等。当内存达到一定阈值时，Redis会根据配置的淘汰策略主动淘汰部分键，避免因为过期键未及时删除导致内存溢出。
   • 主动删除：在业务逻辑中，对于一些明确不再使用的键，可以主动调用 DEL 命令进行删除，减少过期键对内存的占用，同时也避免惰性删除可能带来的延迟。
3. 监控与优化
   • 监控指标：使用Redis自带的监控工具（如 INFO 命令）以及外部监控工具（如Prometheus + Grafana）来监控Redis的内存使用情况（used_memory 等指标）、CPU使用率（used_cpu_sys、used_cpu_user 等指标）以及过期键的数量（expired_keys 指标）等。通过实时监控这些指标，可以及时发现系统性能问题。
   • 动态调整：根据监控数据，动态调整过期键删除策略和其他相关配置。例如，如果发现内存增长过快但CPU使用率较低，可以适当增加定期删除的频率；如果CPU使用率过高且内存压力不大，可以适当降低定期删除频率并结合内存淘汰策略来优化系统性能。