redis（十二：淘汰机制）
MySQL 中有 1TB 的数据，如果我们使用 Redis 把这 1TB 的数据都缓存起来，虽然应用都能在内存中访问数据了，但是，这样配置并不合理，因为性价比很低。
一方面，1TB 内存的价格大约是 3.5 万元，而 1TB 磁盘的价格大约是 1000 元。另一方面，数据访问都是有局部性的，也就是我们通常所说的“八二原理”，80% 的请求实际只访问了 20% 的数据。所以，用 1TB 的内存做缓存，并没有必要。
在实践过程中，我看到过的缓存容量占总数据量的比例，从 5% 到 40% 的都有。这个容量规划不能一概而论，是需要结合应用数据实际访问特征和成本开销来综合考虑的。建议把缓存容量设置为总数据量的 15% 到 30%，兼顾访问性能和内存空间开销。
Redis 缓存有哪些淘汰策略
eviction
默认情况下，Redis 在使用的内存空间超过 maxmemory 值时，并不会淘汰数据，也就是设定的 noeviction 策略。对应到 Redis 缓存，也就是指，一旦缓存被写满了，再有写请求来时，Redis 不再提供服务，而是直接返回错误。
过期时间相关的淘汰机制
我们使用 EXPIRE 命令对一批键值对设置了过期时间后：1，这些键值对的过期时间是快到了；2，Redis 的内存使用量达到了 maxmemory 阈值。（volatile-开头的策略 ，如果一个key还未过期，还是可能被删的）
Redis 都会进一步按照 volatile-ttl、volatile-random、volatile-lru、volatile-lfu 这四种策略的具体筛选规则进行淘汰。
1，volatile-ttl 在筛选时，会针对设置了过期时间的键值对，根据过期时间的先后进行删除，越早过期的越先被删除。
2，volatile-random 就像它的名称一样，在设置了过期时间的键值对中，进行随机删除。
3，volatile-lru 会使用 LRU 算法筛选设置了过期时间的键值对。
4，volatile-lfu 会使用 LFU 算法选择设置了过期时间的键值对。
allkeys淘汰机制-无视过期时间
allkeys-lru、allkeys-random、allkeys-lfu 这三种淘汰策略的备选淘汰数据范围，就扩大到了所有键值对，无论这些键值对是否设置了过期时间。它们筛选数据进行淘汰的规则是：
1，allkeys-random 策略，从所有键值对中随机选择并删除数据。
2，allkeys-lru 策略，使用 LRU 算法在所有数据中进行筛选。
3，allkeys-lfu 策略，使用 LFU 算法在所有数据中进行筛选。
以上的淘汰机制都是定时删除没扫描到的老赖，当内存不足时，进行淘汰。
LRU （Least Recently Used）算法
volatile-lru 和 allkeys-lru 策略都用到的 LRU 算法。LRU 算法按照最近最少使用的原则来筛选数据，最不常用的数据会被筛选出来，而最近频繁使用的数据会留在缓存中。
LRU 会把所有的数据组织成一个链表，链表的头和尾分别表示 MRU 端和 LRU 端，分别代表最近最常使用的数据和最近最不常用的数据。
LRU 算法背后的想法非常朴素：它认为刚刚被访问的数据，肯定还会被再次访问，所以就把它放在 MRU 端；长久不访问的数据，肯定就不会再被访问了，所以就让它逐渐后移到 LRU 端，在缓存满时，就优先删除它。
不过，LRU 算法在实际实现时，需要用链表管理所有的缓存数据，这会带来额外的空间开销。而且，当有数据被访问时，需要在链表上把该数据移动到 MRU 端，如果有大量数据被访问，就会带来很多链表移动操作，会很耗时，进而会降低 Redis 缓存性能。
Redis 中简化的LRU 算法
在 Redis 中，LRU 算法被做了简化，以减轻数据淘汰对缓存性能的影响。
具体来说，Redis 默认会记录每个数据的最近一次访问的时间戳（由键值对数据结构 RedisObject 中的 lru 字段记录）。然后，Redis 在决定淘汰的数据时，第一次会随机选出 N 个数据，把它们作为一个候选集合。接下来，Redis 会比较这 N 个数据的 lru 字段，把 lru 字段值最小的数据从缓存中淘汰出去。（抽样-》比较-》淘汰）
当需要再次淘汰数据时，Redis 需要挑选数据进入第一次淘汰时创建的候选集合。这儿的挑选标准是：能进入候选集合的数据的 lru 字段值必须小于候选集合中最小的 lru 值。
lru也是有局限性的，比如一个冷门数据被刚刚访问后，得隔一段时间才会被淘汰（内存污染）。
LFU （Least Frequently Used）算法
LFU 缓存策略是在 LRU 策略基础上，为每个数据增加了一个计数器，来统计这个数据的访问次数。
当使用 LFU 策略筛选淘汰数据时，首先会根据数据的访问次数进行筛选，把访问次数最低的数据淘汰出缓存。如果两个数据的访问次数相同，LFU 策略再比较这两个数据的访问时效性，把距离上一次访问时间更久的数据淘汰出缓存。
LFU 策略使用衰减因子配置项 lfu_decay_time 来控制访问次数的衰减。
简单举个例子，假设 lfu_decay_time 取值为 1，如果数据在 N 分钟内没有被访问，那么它的访问次数就要减 N。如果 lfu_decay_time 取值更大，那么相应的衰减值会变小，衰减效果也会减弱。所以，如果业务应用中有短时高频访问的数据的话，建议把 lfu_decay_time 值设置为 1，这样一来，LFU 策略在它们不再被访问后，会较快地衰减它们的访问次数，尽早把它们从缓存中淘汰出去，避免缓存污染。
淘汰策略使用建议
1，优先使用 allkeys-lru 策略。这样，可以充分利用 LRU 这一经典缓存算法的优势，把最近最常访问的数据留在缓存中，提升应用的访问性能。如果你的业务数据中有明显的冷热数据区分，我建议你使用 allkeys-lru 策略。
2，如果业务应用中的数据访问频率相差不大，没有明显的冷热数据区分，建议使用 allkeys-random 策略，随机选择淘汰的数据就行。
3，如果你的业务中有置顶的需求，比如置顶新闻、置顶视频，那么，可以使用 volatile-lru 策略，同时不给这些置顶数据设置过期时间。这样一来，这些需要置顶的数据一直不会被删除，而其他数据会在过期时根据 LRU 规则进行筛选。
Redis采用惰性删除+定期删除
redis有一个定时任务每秒执行10次。值得注意的是，这里的扫描并不是扫描全部带有过期时间的key，更像是一种抽查。
第一步，从有失效机制的key中随机取出20个key。
第二步，删除已经过期的key。
第三部，判断下是否超过1/4的key已经失效了，如果没有执行步骤第一步。
这样就可以保证在任何时间，过期的key占用的内存空间的最大值 是 每秒写操作 key/4
惰性删除策略。当一个数据的过期时间到了以后，并不会立即删除数据，而是等到再有请求来读写这个数据时，对数据进行检查，如果发现数据已经过期了，再删除这个数据。
需注意的是从库本身不会执行删除操作，如果客户端在从库中访问留存的过期数据，从库并不会触发数据删除。可能读到过期数据
在 3.2 版本后，Redis 做了改进，如果读取的数据已经过期了，从库虽然不会删除，但是会返回空值，这就避免了客户端读到过期数据。所以，在应用主从集群时，尽量使用 Redis 3.2 及以上版本。(主从机器时钟不一致也可能读到过期数据)
