我們知道Redis是基于內存的key-value數據庫，因為系統的內存大小有限，所以我們在使用Redis的時候可以配置Redis能使用的最大的內存大小。

1、通過配置文件配置

通過在Redis安裝目錄下面的redis.conf配置文件中添加以下配置設置內存大小。 

//設置Redis最大占用內存大小為100M  
maxmemory 100mb 

redis的配置文件不一定使用的是安裝目錄下面的redis.conf文件，啟動redis服務的時候是可以傳一個參數指定redis的配置文件的。

2、通過命令修改

Redis支持運行時通過命令動態修改內存大小 

//設置Redis最大占用內存大小為100M  
127.0.0.1:6379> config set maxmemory 100mb  
//獲取設置的Redis能使用的最大內存大小  
127.0.0.1:6379> config get maxmemory 

如果不設置最大內存大小或者設置最大內存大小為0，在64位操作系統下不限制內存大小，在32位操作系統下最多使用3GB內存

Redis的內存淘汰

既然可以設置Redis最大占用內存大小，那么配置的內存就有用完的時候。那在內存用完的時候，還繼續往Redis里面添加數據不就沒內存可用了嗎？

實際上Redis定義了幾種策略用來處理這種情況：

•  noeviction(默認策略)：對于寫請求不再提供服務，直接返回錯誤（DEL請求和部分特殊請求除外）
•  allkeys-lru：從所有key中使用LRU算法進行淘汰
•  volatile-lru：從設置了過期時間的key中使用LRU算法進行淘汰
•  allkeys-random：從所有key中隨機淘汰數據
•  volatile-random：從設置了過期時間的key中隨機淘汰
•  volatile-ttl：在設置了過期時間的key中，根據key的過期時間進行淘汰，越早過期的越優先被淘汰

當使用volatile-lru、volatile-random、volatile-ttl這三種策略時，如果沒有key可以被淘汰，則和noeviction一樣返回錯誤。

如何獲取及設置內存淘汰策略

獲取當前內存淘汰策略： 

127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy 

通過配置文件設置淘汰策略（修改redis.conf文件）： 

maxmemory-policy allkeys-lru 

通過命令修改淘汰策略： 

127.0.0.1:6379> config set maxmemory-policy allkeys-lru 

LRU算法

什么是LRU?

上面說到了Redis可使用最大內存使用完了，是可以使用LRU算法進行內存淘汰的，那么什么是LRU算法呢？

LRU(Least Recently Used)，即最近最少使用，是一種緩存置換算法。在使用內存作為緩存的時候，緩存的大小一般是固定的。當緩存被占滿，這個時候繼續往緩存里面添加數據，就需要淘汰一部分老的數據，釋放內存空間用來存儲新的數據。

這個時候就可以使用LRU算法了。其核心思想是：如果一個數據在最近一段時間沒有被用到，那么將來被使用到的可能性也很小，所以就可以被淘汰掉。

使用java實現一個簡單的LRU算法。 

public class LRUCache<k, v> {  
    //容量  
    private int capacity;  
    //當前有多少節點的統計  
    private int count;  
    //緩存節點  
    private Map<k, Node<k, v>> nodeMap;  
    private Node<k, v> head;  
    private Node<k, v> tail;  
    public LRUCache(int capacity) {  
        if (capacity < 1) {  
            throw new IllegalArgumentException(String.valueOf(capacity));  
        }  
        this.capacity = capacity;  
        this.nodeMap = new HashMap<>();  
        //初始化頭節點和尾節點，利用哨兵模式減少判斷頭結點和尾節點為空的代碼  
        Node headNode = new Node(null, null);  
        Node tailNode = new Node(null, null);  
        headNode.next = tailNode;  
        tailNode.pre = headNode;  
        this.head = headNode;  
        this.tail = tailNode;  
    }  
    public void put(k key, v value) {  
        Node<k, v> node = nodeMap.get(key);  
        if (node == null) {  
            if (count >= capacity) {  
                //先移除一個節點  
                removeNode();  
            }  
            node = new Node<>(key, value);  
            //添加節點  
            addNode(node);  
        } else {  
            //移動節點到頭節點  
            moveNodeToHead(node);  
        }  
    }  
    public Node<k, v> get(k key) {  
        Node<k, v> node = nodeMap.get(key);  
        if (node != null) {  
            moveNodeToHead(node);  
        }  
        return node;  
    }  
    private void removeNode() {  
        Node node = tail.pre;  
        //從鏈表里面移除  
        removeFromList(node);  
        nodeMap.remove(node.key);  
        count--;  
    }  
    private void removeFromList(Node<k, v> node) {  
        Node pre = node.pre;  
        Node next = node.next;  
        pre.next = next;  
        next.pre = pre;  
        node.next = null;  
        node.pre = null; 
    }  
    private void addNode(Node<k, v> node) {  
        //添加節點到頭部  
        addToHead(node);  
        nodeMap.put(node.key, node);  
        count++;  
    }  
    private void addToHead(Node<k, v> node) {  
        Node next = head.next;  
        next.pre = node;  
        node.next = next;  
        node.pre = head;  
        head.next = node;  
    }  
    public void moveNodeToHead(Node<k, v> node) {  
        //從鏈表里面移除  
        removeFromList(node);  
        //添加節點到頭部  
        addToHead(node);  
    }  
    class Node<k, v> {  
        k key;  
        v value;  
        Node pre;  
        Node next;  
        public Node(k key, v value) {  
            this.key = key;  
            this.value = value;  
        }  
    }  
} 

上面這段代碼實現了一個簡單的LUR算法，代碼很簡單，也加了注釋，仔細看一下很容易就看懂。常用緩存淘汰算法（LFU、LRU、ARC、FIFO、MRU），這篇了解下。

LRU在Redis中的實現

近似LRU算法

Redis使用的是近似LRU算法，它跟常規的LRU算法還不太一樣。近似LRU算法通過隨機采樣法淘汰數據，每次隨機出5（默認）個key，從里面淘汰掉最近最少使用的key。

可以通過maxmemory-samples參數修改采樣數量：

例：maxmemory-samples 10

maxmenory-samples配置的越大，淘汰的結果越接近于嚴格的LRU算法

Redis為了實現近似LRU算法，給每個key增加了一個額外增加了一個24bit的字段，用來存儲該key最后一次被訪問的時間。

Redis3.0對近似LRU的優化

Redis3.0對近似LRU算法進行了一些優化。新算法會維護一個候選池（大小為16），池中的數據根據訪問時間進行排序，第一次隨機選取的key都會放入池中，隨后每次隨機選取的key只有在訪問時間小于池中最小的時間才會放入池中，直到候選池被放滿。當放滿后，如果有新的key需要放入，則將池中最后訪問時間最大（最近被訪問）的移除。

當需要淘汰的時候，則直接從池中選取最近訪問時間最?。ㄗ罹脹]被訪問）的key淘汰掉就行。

LRU算法的對比

我們可以通過一個實驗對比各LRU算法的準確率，先往Redis里面添加一定數量的數據n，使Redis可用內存用完，再往Redis里面添加n/2的新數據，這個時候就需要淘汰掉一部分的數據，如果按照嚴格的LRU算法，應該淘汰掉的是最先加入的n/2的數據。

生成如下各LRU算法的對比圖

圖片來源：segmentfault.com/a/1190000017555834

你可以看到圖中有三種不同顏色的點：

•  淺灰色是被淘汰的數據
•  灰色是沒有被淘汰掉的老數據
•  綠色是新加入的數據

我們能看到Redis3.0采樣數是10生成的圖最接近于嚴格的LRU。而同樣使用5個采樣數，Redis3.0也要優于Redis2.8。

LFU算法

LFU算法是Redis4.0里面新加的一種淘汰策略。它的全稱是Least Frequently Used，它的核心思想是根據key的最近被訪問的頻率進行淘汰，很少被訪問的優先被淘汰，被訪問的多的則被留下來。

LFU算法能更好的表示一個key被訪問的熱度。假如你使用的是LRU算法，一個key很久沒有被訪問到，只剛剛是偶爾被訪問了一次，那么它就被認為是熱點數據，不會被淘汰，而有些key將來是很有可能被訪問到的則被淘汰了。如果使用LFU算法則不會出現這種情況，因為使用一次并不會使一個key成為熱點數據。

LFU一共有兩種策略：

•  volatile-lfu：在設置了過期時間的key中使用LFU算法淘汰key
•  allkeys-lfu：在所有的key中使用LFU算法淘汰數據

設置使用這兩種淘汰策略跟前面講的一樣，不過要注意的一點是這兩周策略只能在Redis4.0及以上設置，如果在Redis4.0以下設置會報錯。

問題

最后留一個小問題，可能有的人注意到了，我在文中并沒有解釋為什么Redis使用近似LRU算法而不使用準確的LRU算法，可以在評論區給出你的答案，大家一起討論學習。