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键盘上的咸鱼在使用 Redis 作为缓存时，我们经常会遇到一个问题：当 Redis 实例的内存使用率达到上限，也就是“零食盒满了”的时候，该怎么办？如果不进行处理，写入操作将会失败，影响业务的正常运行。本文将深入探讨 Redis 的缓存淘汰策略，帮助你更好地管理 Redis 内存，避免缓存雪崩等问题。
常见缓存淘汰策略
Redis 提供了多种缓存淘汰策略（也称为 Eviction Policy），允许我们根据不同的应用场景选择合适的策略。这些策略主要分为以下几类：
- 不淘汰 (noeviction)：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作将会报错。这是 Redis 的默认策略，一般不建议在生产环境中使用。
- volatile-ttl：在设置了过期时间的键中，优先淘汰剩余生存时间（TTL）最短的键。
- volatile-random：在设置了过期时间的键中，随机淘汰一个键。
- volatile-lru：在设置了过期时间的键中，使用 LRU (Least Recently Used) 算法淘汰最近最少使用的键。
- volatile-lfu：在设置了过期时间的键中，使用 LFU (Least Frequently Used) 算法淘汰最近最不常用的键。
- allkeys-random：在所有键中，随机淘汰一个键。
- allkeys-lru：在所有键中，使用 LRU 算法淘汰最近最少使用的键。
- allkeys-lfu：在所有键中，使用 LFU 算法淘汰最近最不常用的键。
LRU vs LFU
LRU 和 LFU 是两种常见的缓存淘汰算法，它们各有优缺点。
- LRU 算法基于“最近使用”的原则，认为最近被访问的数据在未来更有可能被再次访问。实现简单，开销较低，适用于访问模式较为均匀的场景。
- LFU 算法基于“访问频率”的原则，认为访问频率高的数据在未来更有可能被再次访问。可以避免 LRU 算法中，偶尔访问一次但长期不使用的热点数据被淘汰的问题。但是，LFU 算法需要维护每个键的访问频率计数器，增加了额外的开销，并且容易受到历史数据的影响，导致长期不访问的键仍然占据内存。
Redis 配置缓存淘汰策略
可以通过 redis.conf 文件或 CONFIG SET 命令来配置 Redis 的缓存淘汰策略。
修改 redis.conf 文件
找到 redis.conf 文件中的 maxmemory-policy 配置项，将其设置为所需的淘汰策略。例如，设置为 allkeys-lru：
maxmemory-policy allkeys-lru
修改后，需要重启 Redis 服务才能生效。
使用 CONFIG SET 命令
可以使用 CONFIG SET 命令动态修改缓存淘汰策略。例如，设置为 volatile-ttl：
redis-cli config set maxmemory-policy volatile-ttl
使用 CONFIG SET 命令修改后，立即生效，无需重启 Redis 服务。但是，这种方式修改的配置只在当前 Redis 实例的生命周期内有效，重启后会恢复为 redis.conf 文件中的配置。
实战经验：避免缓存雪崩
在使用 Redis 作为缓存时，需要注意避免缓存雪崩的问题。缓存雪崩指的是，当大量缓存同时过期失效时，导致大量的请求直接访问数据库，造成数据库压力过大，甚至崩溃。
为了避免缓存雪崩，可以采取以下措施：
- 设置不同的过期时间：避免大量的缓存同时过期失效。可以在设置缓存时，为不同的键设置一个随机的过期时间，例如，
expire key (random(300))，这样可以分散缓存失效的时间点。 - 使用互斥锁：当缓存失效时，只允许一个请求去重建缓存，其他请求等待。可以使用 Redis 的
SETNX命令实现互斥锁。 - 缓存预热：在 Redis 启动时，预先将一些热点数据加载到缓存中。可以通过编写脚本或程序来实现缓存预热。
- 使用多级缓存：使用本地缓存（例如 Caffeine）作为一级缓存，Redis 作为二级缓存。当本地缓存未命中时，才访问 Redis 缓存。这样可以减少对 Redis 的访问压力。
在实际生产环境中，还需要监控 Redis 的各项指标，例如内存使用率、命中率、QPS 等，及时发现并解决问题。 可以使用诸如 RedisInsight 或者 Prometheus + Grafana 这样的监控方案。
同时，要根据业务场景选择合适的缓存淘汰策略。 例如，在电商场景中，对于热销商品，可以选择 allkeys-lfu 策略，确保这些商品的信息始终保留在缓存中。 而对于一些冷门商品，可以选择 allkeys-lru 策略，及时淘汰不再访问的数据。
合理配置 Redis 的缓存淘汰策略，并采取相应的措施，可以有效地管理 Redis 内存，避免缓存雪崩等问题，提高系统的可用性和性能。 另外，在 Nginx 反向代理配置中，也可以设置 upstream 的最大并发连接数，避免后端 Redis 服务被突发流量击垮，可以使用宝塔面板方便地进行配置和管理。
