Redis有效时间设置及时间过期处理

Posted 2021-03-21 那些年的代码

本文对redis的过期处理机制做个简单的概述，让大家有个基本的认识。

Redis中有个设置时间过期的功能，即对存储在redis数据库中的值可以设置一个过期时间。作为一个缓存数据库，这是非常实用的。如我们一般项目中的token或者一些登录信息，尤其是短信验证码都是有时间限制的，按照传统的数据库处理方式，一般都是自己判断过期，这样无疑会严重影响项目性能。

一、有效时间设置：
redis对存储值的过期处理实际上是针对该值的键（key）处理的，即时间的设置也是设置key的有效时间。Expires字典保存了所有键的过期时间，Expires也被称为过期字段。
四种处理策略

EXPIRE 将key的生存时间设置为ttl秒
PEXPIRE 将key的生成时间设置为ttl毫秒
EXPIREAT 将key的过期时间设置为timestamp所代表的的秒数的时间戳
PEXPIREAT 将key的过期时间设置为timestamp所代表的的毫秒数的时间戳
其实以上几种处理方式都是根据PEXPIREAT来实现的，设置生存时间的时候是redis内部计算好时间之后在内存处理的，最终的处理都会转向PEXPIREAT。
1、2两种方式是设置一个过期的时间段，就是咱们处理验证码最常用的策略，设置三分钟或五分钟后失效，把分钟数转换成秒或毫秒存储到redis中。
3、4两种方式是指定一个过期的时间 ，比如优惠券的过期时间是某年某月某日，只是单位不一样。

二、过期处理
过期键的处理就是把过期键删除，这里的操作主要是针对过期字段处理的。
Redis中有三种处理策略：定时删除、惰性删除和定期删除。

定时删除：在设置键的过期时间的时候创建一个定时器，当过期时间到的时候立马执行删除操作。不过这种处理方式是即时的，不管这个时间内有多少过期键，不管服务器现在的运行状况，都会立马执行，所以对CPU不是很友好。
惰性删除：惰性删除策略不会在键过期的时候立马删除，而是当外部指令获取这个键的时候才会主动删除。处理过程为：接收get执行、判断是否过期（这里按过期判断）、执行删除操作、返回nil（空）。
定期删除：定期删除是设置一个时间间隔，每个时间段都会检测是否有过期键，如果有执行删除操作。这个概念应该很好理解。
看完上面三种策略后可以得出以下结论：
4. 1、3为主动删除，2为被动删除。
5. 1是实时执行的，对CPU不是很友好，但是这在最大程度上释放了内存，所以这种方式算是一种内存优先优化策略。
6. 2、3为被动删除，所以过期键应该会存在一定的时间，这样就使得过期键不会被立马删除，仍然占用着内存。但是惰性删除的时候一般是单个删除，相对来说对CPU是友好的。
7. 定期键这种删除策略是一种让人很蛋疼的策略，它既有避免1、2两种策略劣势的可能，也有同时发生1、2两种策略劣势的可能。如果定期删除执行的过于频繁就可能会演变成定时删除，如果执行的过少就有可能造成过多过期键未被删除而占用过多内存，如果时间的设置不是太好，既可能占用过多内存又同时对CPU产生不好的影响。所以。使用定期删除的时候一定要把握好这个删除的时间点。存在即为合理，既然开发的时候有这种策略，就说明定期删除还是有他的优势的，具体大家可以自己琢磨。

三、主从服务器删除过期键处理
参考书上说的有三种：RDB持久化、AOF持久化和复制功能。

RDB：
1. 主服务器模式运行在载入RDB文件时，程序会检查文件中的键，只会加载未过期的，过期的会被忽略，所以RDB模式下过期键不会对主服务器产生影响。
2. 从服务器运行载入RDB文件时，会载入所有键，包括过期和未过期。当主服务器进行数据同步的时候，从服务器的数据会被清空，所以RDB文件的过期键一般不会对从服务器产生影响。

AOF：
AOF文件不会受过期键的影响。如果有过期键未被删除，会执行以下动作：
客户端请求时（过期键）：

从数据库充删除被访问的过期键；
追加一条DEL 命令到AOF文件；
向执行请求的客户端回复nil（空）。
复制：

主服务器删除过期键之后，向从服务器发送一条DEL指令，告知删除该过期键。
从服务器接收到get指令的时候不会对过期键进行处理，只会当做未过期键一样返回。（为了保持主从服务器数据的一致性）
从服务器只有接到主服务器发送的DEL指令后才会删除过期键。

参考书籍：《Redis设计与实现》黄健宏著