面试题：Redis事件执行内存使用优化之高级题

Question

假设在高并发的Redis事件执行环境下，如何通过合理设置过期策略和淘汰策略，在保证业务正常运行的前提下，最大程度地优化内存使用？请详细阐述你的思路和可能用到的Redis配置参数。

Answer 1

思路

1. 过期策略：
   • Redis 有三种过期策略：定时删除、惰性删除和定期删除。
   • 定时删除：在设置键的过期时间时，同时创建一个定时器，到过期时间时，立即删除键。这种策略对内存最友好，但对 CPU 不友好，因为在高并发环境下，大量的定时删除操作会占用过多 CPU 资源。
   • 惰性删除：键值对在被访问时检查是否过期，如果过期则删除。这种策略对 CPU 友好，但对内存不友好，因为可能会导致大量过期键长时间占用内存。
   • 定期删除：Redis 定期随机抽取一部分键检查是否过期并删除。通过合理设置定期删除的频率和每次检查的键数量，可以在 CPU 和内存之间找到平衡。在高并发环境下，推荐使用定期删除结合惰性删除的策略。
2. 淘汰策略：
   • 当 Redis 内存使用达到设置的上限时，需要根据淘汰策略来决定删除哪些键。
   • volatile - lru：从已设置过期时间的键中，使用 LRU（最近最少使用）算法删除最近最少使用的键。适用于希望保留长期有效键，只淘汰过期键的场景。
   • volatile - ttl：从已设置过期时间的键中，删除剩余 TTL（存活时间）最短的键。适合对过期时间敏感，优先淘汰即将过期键的业务。
   • volatile - random：从已设置过期时间的键中，随机删除键。在没有明显使用模式时可采用。
   • allkeys - lru：从所有键（无论是否设置过期时间）中，使用 LRU 算法删除最近最少使用的键。适用于不区分键是否过期，都可以淘汰的场景，能有效利用内存。
   • allkeys - random：从所有键中随机删除键。
   • noeviction：不删除任何键，当内存不足时，执行写操作会报错。这种策略一般不推荐在高并发场景下使用，因为可能导致业务写入失败。

可能用到的 Redis 配置参数

1. 过期策略相关：
   • hz：该参数控制 Redis 定期删除操作的频率，单位是 Hz（每秒执行次数）。默认值是 10，即每秒执行 10 次定期删除操作。在高并发环境下，可以适当提高这个值，比如设置为 100，但这会增加 CPU 负担，需要根据实际情况权衡。配置方式可以在 redis.conf 文件中修改 hz 参数值，或者在运行时通过 CONFIG SET hz <value> 命令设置。
2. 淘汰策略相关：
   • maxmemory：设置 Redis 可以使用的最大内存量。当内存使用达到这个值时，淘汰策略开始生效。可以在 redis.conf 文件中设置 maxmemory <bytes>，或者在运行时通过 CONFIG SET maxmemory <bytes> 命令设置。
   • maxmemory - policy：设置淘汰策略。可在 redis.conf 文件中设置 maxmemory - policy <policy>，如 maxmemory - policy allkeys - lru，也可以在运行时通过 CONFIG SET maxmemory - policy <policy> 命令设置，<policy> 取值为上述提到的各种淘汰策略名称。