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和 缓存数据淘汰算法 LRU LFU (缓存与数据)

     2024-10-22 20:35:07     666

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缓存数据淘汰算法: LRU 和 LFU

LRU(最近起码经常使用)算法,一种罕用的页面置换战略,选用最近最久未经常使用的页面淘汰。

例如,访问数据3后,3将移至队列头部;新数据5参与后,尾部数据4被移出,构成新队列头部5。

LFU(最近最不经常经常使用)算法,依据经常使用频率淘汰页面。

访问数据2后,频率+1并降级期间;增加数据5时,频率最小的节点被移除,期间最早的节点在频率相反时被移除。

LRU与LFU对比,LRU淘汰最近未访问的页面,LFU淘汰访问次数起码的页面。

LRU缺陷在于或者因一次性冷数据查问造成热点数据被删除;LFU缺陷包括新参与数据易被剔除、频率相似数据中较早访问期间的被移除。

Redis提供多种内存淘汰战略。

LRU战略下,移除最近未访问的数据以缓存热点数据,但在极其状况下或者造成少量恳求访问同一热点数据时被移除,形成性能瓶颈。

LFU战略下,移除不罕用数据,更适宜缓存少量热点数据,防止因频率相似而误删热点数据,同时提供系统包全机制,如加锁访问数据库。

综上,高并发且热点数据量大时,倡导经常使用Redis的LFU战略,迷信正当地淘汰数据,确保系统稳固运转。

在数据访问频率相反时,依据访问期间启动淘汰,以防极其状况下误删热点数据,必要时采取包全措施,防止性能影响。

Redis数据耐久化机制(备份复原)、缓存淘汰战略、主从同步原理、经常出现规范与提升详解

Redis 提供了 RDB 和 AOF 两种耐久化方式,其中自动开启的是 RDB 形式。

为了开启 AOF 形式,须要手动修正性能文件。

RDB 是一种周期性将内存数据以快照方式保留到硬盘的机制,驳回二进制紧缩存储。

而 AOF 以文本日志方式记载每条写入、删除恳求,以追加方式写入,写入速度快,文件不易损坏。

RDB 好处包括生成多个数据文件,对性能影响小,数据复原速度快;缺陷是或者造成局部数据失落,且大文件会造成客户端卡顿。

AOF 好处为数据失落危险低,文件读取性能高,允许数据复原;缺陷是文件体积大,会降落 QPS。

RDB 适宜做冷备,AOF 适宜做热备。

在消费环境中,理论联合经常使用 RDB 和 AOF,先用 RDB 启动全量耐久化,再用 AOF 启动增量耐久化,确保在 Redis 重启时能极速复原服务形态。

关于耐久化中 save 和 bgsave 的区别,save 是阻塞方式,间接保留数据,阻塞 Redis 主进程解决恳求;而 bgsave 是非阻塞方式,经过 fork 子进程启动耐久化,主进程继续解决恳求,直到子进程成功并发送信号通知。

AOF 重写机制则活期依据内存最新数据生成新 AOF 文件,以缩小文件大小并提高性能。

混合耐久化机制在 Redis 4.0 引入,联合 RDB 和 AOF 的好处,经过在重写时生成 RDB 快照并兼并增量修正,提高 Redis 启动速度。

数据备份与复原可以经过手动口头 bgsave 或 bgrewriteaof 指令,将内存数据耐久化到硬盘。

关于过时键的肃清,Redis 提供三种战略:主动删除、主动删除缓和存淘汰战略,后者在内存经常使用超越 maxmemory 限度时触发。

主从同步是 Redis 成功读写分别的基础,蕴含全量复制与增量复制两种方式。

全量复制在从节点初次启动时启动,增量复制则在断开重连后仅同步局部数据,以防止少量数据传输。

当主从衔接断开后,Redis 会智能重连并智能补充缺少的数据,确保分歧性。

经常出现规范包括正当设计 key 命名、提升命令经常使用(如经常使用 hscan、sscan、zscan 代替 O(N)命令)、禁用对业务有负面影响的命令(如 keys、flushall)、正当经常使用 Redis 的少数据库性能及批量操作(如 mget、mset 或 pipeline)以提高效率,防止过多依赖 Redis 事务性能,可经常使用 Lua 脚本代替。

线程池最大衔接数设计时需思考 Redis 的解决才干,正当设置以提升性能。

Redis过时后,是用什么淘汰战略?

Redis 中数据过时战略驳回活期删除+惰性删除战略。

活期删除战略:Redis 启用一个定时器定时监督一切的 key,判别key能否过时,过时的话就删除。

这种战略可以保障过时的 key 最终都会被删除,然而也存在重大的缺陷:每次都遍历内存中一切的数据,十分消耗 CPU 资源,并且当 key 已过时,然而定时器还处于未唤起形态,这段期间内 key 依然可以用。

惰性删除战略:在失掉 key 时,先判别 key 能否过时,假设过时则删除。

这种方式存在一个缺陷:假设这个 key 不时未被经常使用,那么它不时在内存中,其实它曾经过时了,会糜费少量的空间。

2、活期删除+惰性删除战略是如何上班的?这两种战略自然的互补,联合起来之后,定时删除战略就出现了一些扭转,不在是每次扫描所有的 key 了,而是随机抽取一局部 key 启动审核,这样就降落了对 CPU 资源的损耗,惰性删除战略互补了为审核到的key,基本上满足了一切要求。
LFU
然而有时刻就是那么的巧,既没有被定时器抽取到,又没有被经常使用,这些数据又如何从内存中隐没?没相关,还有内存淘汰机制,当内存不够用时,内存淘汰机制就会上场。

Redis 内存淘汰机制有以下几种战略:noeviction:当内存无余以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。

(Redis 自动战略)allkeys-lru:当内存无余以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近起码经常使用的 Key。

(介绍经常使用)allkeys-random:当内存无余以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个 Key。

volatile-lru:当内存无余以容纳新写入数据时,在设置了过时期间的键空间中,移除最近起码经常使用的 Key。

这种状况普通是把 Redis 既当缓存,又做耐久化存储的时刻才用。

volatile-random:当内存无余以容纳新写入数据时,在设置了过时期间的键空间中,随机移除某个 Key。

volatile-ttl:当内存无余以容纳新写入数据时,在设置了过时期间的键空间中,有更早过时期间的 Key 优先移除。

修正内存淘汰机制只有要在 性能文件中性能 maxmemory-policy 参数即可。

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