谈谈 Redis 的过期策略？

Redis 的过期策略解决的是一個关键问题：对于那些设置了 TTL 的键，Redis 如何知道并在何时删除它们？

如果只设置 TTL 而没有有效的清理机制，会导致大量已过期的键依然占用内存，造成严重的内存泄漏。Redis 通过一个精巧的 "惰性删除" 与 "定期删除" 相结合的组合策略来解决这个问题，在 CPU 和内存之间取得了优异的平衡。

一、核心策略：惰性删除

这是 Redis 的第一道防线，一种被动式的删除策略。

机制原理：

当客户端尝试访问一个键时，Redis 会首先检查该键是否设置了过期时间。
如果设置了并且当前时间已超过过期时间，那么 Redis 会立即删除这个键，然后像这个键不存在一样返回结果。
核心思想：只有在被访问时，才去检查并删除过期键。

实例：

# 设置一个 10 秒后过期的键
127.0.0.1:6379> SET mykey "hello" EX 10
OK

# 5 秒内访问，正常返回值
127.0.0.1:6379> GET mykey
"hello"

# 等待 15 秒后访问，触发惰性删除，返回 nil
127.0.0.1:6379> GET mykey
(nil)
# 此时，mykey 已被删除

优缺点分析：

优点：
- 对 CPU 极其友好：删除操作只发生在键被访问时，不会消耗额外的 CPU 周期去检查那些永不会被访问的过期键。
- 实现简单：逻辑清晰，集成在命令处理流程中。
缺点：
- 对内存不友好，是内存泄漏的主因：如果一个键设置了 TTL 但之后永远不再被访问，那么即使它早已过期，也会一直残留在内存中，占用空间。这是一种典型的内存泄漏。

二、核心策略：定期删除

为了弥补惰性删除的缺陷，Redis 引入了第二道防线：定期删除。这是一种主动式的删除策略。

机制原理：

Redis 会周期性地随机抽取一部分设置了过期时间的键，检查它们是否过期，并删除其中的过期键。
这个过程不是遍历所有键（那样会严重阻塞 Redis），而是采用了一种自适应、可中断的抽样算法。

详细工作流程：

定时触发：默认情况下，Redis 每秒会进行 10 次定期删除操作（可编辑 redis.conf 配置文件中的 hz 配置项调整）。
随机抽样：每次定期删除，Redis 会从设置了过期时间的键中随机抽取 20 个键（默认值，可配置）作为样本。
删除过期键：检查这 20 个样本键，删除其中所有已过期的键。
判断是否继续：这是一个关键步骤。Redis 会计算在这批样本中，过期键的比例。
- 如果比例超过 25%：说明当前数据库中过期键较多，Redis 会立即重复步骤 2 和 3，再次随机抽取 20 个键进行检查和删除。
- 如果比例低于 25%：说明过期键不多，本次定期删除任务结束。
时间限制：为了防止这个过程无限循环下去消耗过多 CPU，整个定期删除过程有一个隐式的时间上限。

这个过程保证了：

当内存中过期键很多时，Redis 会变得更"积极"，进行多轮清理。
当内存中过期键很少时，Redis 会很快结束工作，避免 CPU 空转。

优缺点分析：

优点：
- 减少了内存泄漏：主动清理了那些不再被访问的"僵尸"键。
- CPU 消耗可控：通过抽样和循环判断，避免了对整个数据库的扫描。
缺点：
- 不是实时的：仍然有一些键可能在过期后，需要等待下一次定期删除周期才能被清理掉。
- 增加了 CPU 开销：尽管是可控的，但依然比纯粹的惰性删除消耗更多 CPU。

三、生产环境中的考量与配置

1. 策略总结

Redis 通过 "惰性删除 + 定期删除" 的组合拳，实现了一种权衡：

惰性删除 确保了 CPU 资源不被浪费在清理永远不会被访问的键上。
定期删除 确保了内存资源不被大量已过期的"僵尸"键长期占用。

这是一个在 CPU 利用率和内存利用率之间取得的经典权衡。

2. 重要配置参数

hz：默认值为 10。它定义了每秒执行定期删除等后台任务的频率。提高这个值（如设为 20）会让 Redis 更频繁地检查过期键，内存清理更及时，但也会消耗更多 CPU。通常不建议超过 100。

# 在 redis.conf 中调整
hz 20

3. 监控与告警

即使有这两种策略，仍然可能出现内存缓慢增长的情况，尤其是在有很多设置了长 TTL 且不再被访问的键时。因此，在生产环境中必须：

监控 used_memory：关注内存使用量的趋势。
设置内存告警：当内存使用率超过 80% 时触发告警。
使用 SCAN 命令：定期扫描数据库，分析是否存在大量已过期但未被删除的键。

总结

面试官，Redis 的过期策略是一个精妙的设计：

它不是单一机制，而是一个互补的混合系统。惰性删除负责"按需清理"，定期删除负责"主动巡检"。
其核心设计哲学是权衡。在保证性能（CPU）和资源利用率（内存）之间找到了一个高效的平衡点，避免了传统定时扫描带来的全局阻塞问题。
理解这个机制对生产运维至关重要。它解释了为什么有时 Redis 的内存不会在键过期后立即下降，也指导我们如何通过调整 hz 等参数来优化 Redis 的行为以满足特定业务场景的需求。

简单来说，你可以把惰性删除看作是一个"守门员"，只在球（访问请求）来时行动；而定期删除则是一个"巡逻队"，定期在场地内巡视，清理发现的垃圾。两者协同工作，共同维护着 Redis 内存的整洁与高效。

发布于2025年11月22日|11:05:22

谈谈 Redis 的过期策略？

一、 核心策略：惰性删除

二、 核心策略：定期删除

三、 生产环境中的考量与配置