Redis过期策略

Posted 2021-02-16 大魔王

一、设置过期时间

expire key time(以秒为单位) -- 这是最常用的方式

setex(String key, int seconds, String value) -- 字符串独有的方式

注：除了字符串自己独有设置过期时间的方法外，其他数据类型都需要依靠expire方法来设置过期时间。如果设置了过期时间，之后又想让缓存永不过期，使用persist key。没有设置过期时间的情况：Redis无论有没有设置expire，其实都会遵循redis的配置好的删除机制，在配置文件里设置：

• redis最大内存不足"时,数据清除策略,默认为"volatile-lru"。
• volatile-lru  -> 对"过期集合"中的数据采取LRU算法，如果对key使用"expire"指令指定了过期时间，那么此key将会被添加到"过期集合"中。将已经过期/LRU的数据优先移除.如果"过期集合"中全部移除仍不能满足内存需求,将OOM。
• allkeys-lru ->对所有的数据,采用LRU算法。
• volatile-random ->对"过期集合"中的数据采取"随即选取"算法,并移除选中的K-V,直到"内存足够"为止. 如果如果"过期集合"中全部移除全部移除仍不能满足,将OOM。
• allkeys-random ->对所有的数据,采取"随机选取"算法,并移除选中的K-V,直到"内存足够"为止。
• volatile-ttl ->对"过期集合"中的数据采取TTL算法(最小存活时间),移除即将过期的数据。
• noeviction ->不做任何干扰操作,直接返回OOM异常

如果数据的过期不会对"应用系统"带来异常,且系统中write操作比较密集,建议采取"allkeys-lru"。对于没有设置expire的数据，产生影响的是allkeys-lru机制，allkeys-random。所以redis没有设置expire的数据是否会删除，是由你自己选择的删除机制决定的。

 

二、3种过期策略

  a.定时删除

        含义：在设置key的过期时间的同时，为该key创建一个定时器，让定时器在key的过期时间来临时，对key进行删除

        优点：保证内存被尽快释放

        缺点：若过期key很多，删除这些key会占用很多的CPU时间，在CPU时间紧张的情况下，CPU不能把所有的时间用来做要紧的事儿，还需要去花时间删除这些key。并且定时器的创建耗时，若为每一个设置过期时间的key创建一个定时器（将会有大量的定时器产生），性能影响严重。

    b.懒汉式删除

        含义：key过期的时候不删除，每次通过key获取值的时候去检查是否过期，若过期，则删除，返回null。

        优点：删除操作只发生在通过key取值的时候发生，而且只删除当前key，所以对CPU时间的占用是比较少的，而且此时的删除是已经到了非做不可的地步（如果此时还不删除的话，我们就会获取到了已经过期的key了）

        缺点：若大量的key在超出超时时间后，很久一段时间内，都没有被获取过，那么可能发生内存泄露（无用的垃圾占用了大量的内存）

    c.定期删除

        含义：每隔一段时间执行一次删除过期key操作

        优点：通过限制删除操作的时长和频率，来减少删除操作对CPU时间的占用--处理"定时删除"的缺点。定期删除过期key--处理"懒汉式删除"的缺点

        缺点：在内存友好方面，不如"定时删除"（会造成一定的内存占用，但是没有懒汉式那么占用内存）。 在CPU时间友好方面，不如"懒汉式删除"（会定期的去进行比较和删除操作，cpu方面不如懒汉式，但是比定时好）

 

 memcached只用了惰性删除，而redis同时使用了惰性删除与定期删除

　　懒汉式删除：并不是只有获取key的时候才会检查key是否过期，在某些设置key的方法上也会检查（eg.setnx key2 value2：该方法类似于memcached的add方法，如果设置的key2已经存在，那么该方法返回false，什么都不做；如果设置的key2不存在，那么该方法设置缓存key2-value2。假设调用此方法的时候，发现redis中已经存在了key2，但是该key2已经过期了，如果此时不执行删除操作的话，setnx方法将会直接返回false，也就是说此时并没有重新设置key2-value2成功，所以对于一定要在setnx执行之前，对key2进行过期检查）。

 

三、Redis采用的过期策略

    懒汉式删除+定期删除

        懒汉式删除流程：

　　　　　　在进行get或setnx等操作时，先检查key是否过期；
　　　　　　 若过期，删除key，然后执行相应操作；
　　　　　　  若没过期，直接执行相应操作；
       

　　　　定期删除流程（简单而言，对指定个数个库的每一个库随机删除小于等于指定个数个过期key）：

　　　　　　遍历每个数据库（就是redis.conf中配置的"database"数量，默认为16）
　　　　　　 检查当前库中的指定个数个key（默认是每个库检查20个key，注意相当于该循环执行20次，循环体是下边的描述）
　　　　　　  如果当前库中没有一个key设置了过期时间，直接执行下一个库的遍历
　　　　　　　　随机获取一个设置了过期时间的key，检查该key是否过期，如果过期，删除key
　　　　　　　　 判断定期删除操作是否已经达到指定时长，若已经达到，直接退出定期删除。

    对于定期删除，在程序中有一个全局变量current_db来记录下一个将要遍历的库，假设有16个库，我们这一次定期删除遍历了10个，那此时的current_db就是11，下一次定期删除就从第11个库开始遍历，假设current_db等于15了，那么之后遍历就再从0号库开始（此时current_db==0）。
    在实际中，如果我们要自己设计过期策略，在使用懒汉式删除+定期删除时，控制时长和频率这个尤为关键，需要结合服务器性能，已经并发量等情况进行调整，以致最佳。