Redis的过期key清除策略

Posted 2021-10-15 刘Java

简单介绍了Redis如何设置key过期时间，以及Redis过期key删除策略。

文章目录

• 1 Redis设置key过期时间
• 2 Redis过期key删除策略

1 Redis设置key过期时间

Redis支持为所有类型的数据设置过期时间，对于String类型，只需要使用setex命令或者set key value EX seconds命令：

127.0.0.1:6379> SETEX a 10 sss
OK
127.0.0.1:6379> TTL a
(integer) 8
127.0.0.1:6379> TTL a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> TTL a
(integer) -2

对于某个key重新设置值，将会清除该key目前关联的过期时间。更常见的设置过期时间方式是依靠EXPIRE/PEXPIRE命令来设置或者更新过期时间为ttl秒/毫秒，依靠 EXPIREA/PEXPIREAT命令来设置或者更新过期时间为timestamp 所指定的 秒数/毫秒数时间戳。

实际上EXPIRE、PEXPIRE、EXPIREAT三个命令的底层都是使用PEXPIREAT命令来实现的，且底层的时间进度都是毫秒。

PERSIST 命令则可以移除一个键的过期时间。

检查剩余时间需要使用TTL或者PTTL命令，非别返回秒和毫秒级别的剩余时间，它们都是通过计算键的过期时间和当前时间之间的差来实现的。

2 Redis过期key删除策略

在Redis中，内存的大小是有限的，所以为了防止内存饱和，需要实现某种键淘汰策略。主要有两种方法，一种是当Redis内存不足时所采用的内存释放策略。另一种是对过期key进行删除的策略，也可以在某种程度上释放内存。

Redis采用的默认内存释放策略是noeviction-不删除，达到最大内存时，如需更多内存（存入数据），则操作报错，内存释放策略我们之前就已经讲过了：Redis的内存淘汰策略；默认的过期key删除策略则是惰性删除+定期删除的方案；

常见的过期数据删除策略如下：

1. 定时删除
   1. 在设置key的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在key的过期时间来临时，立即执行对key的删除操作；
   2. 定时删除操作对于内存来说是友好的，内存不需要操作，而是通过使用定时器，可以保证尽快的将过期key删除，但是对于CPU来说不是友好的，如果过期key比较多的话，起的定时器也会比较多，每一个定时器会占用到CPU的资源；
2. 惰性删除
   1. 不管key有没有过期都不主动删除，但是每次从键空间中获取键值时，都检查取得的key的过期时间，如果过期的话，返回null，然后删除key即可；
   2. 惰性操作对于CPU来说是友好的，过期key只有在程序读取时判断是否过期才删除掉，而且也只会删除这一个过期键，但是对于内存来说是不友好的，如果多个key都已经过期了，而这些key又恰好没有被访问，那么这部分的内存就都不会被释放出来；
3. 定期删除
   1. 每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除掉过期key；
   2. 定期删除是上面两种方案的折中方案，每隔一段时间来删除过期key，并通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对CPU时间的影响，除此之外，还有效的减少内存的浪费；但是该策略的难点在于间隔时长，这个需要根据自身业务情况来进行设置，并且可能由于扫描不及时，导致过期的key也被返回。

目前，Redis采用的是惰性删除+定期删除的方案。Redis 的定期扫描只会扫描设置了过期时间的键，Redis 通过一个单独的过期字典expires（可以看作是 hash 表）来保存设置了过期时间的数据过期的时间，所以不会出现扫描所有键的情况，即使如此，redis也是默认是每隔 100ms 就随机抽取过期字典中的 key，检查其是否过期，如果过期就删除。如果不定时随机抽查而是全部扫描，那么将可能有很长的时间导致服务对外不可用，这是无异于一场灾难。

由于是随机扫描，那么对于已经过期但没有被扫描到的key怎么办呢，没关系，还有惰性删除，在获取某个 key 的时候，Redis 会检查一下 ，这个 key 如果设置了过期时间那么是否过期了？如果过期了此时就会删除，返回null。

过期字典dict的key是一个指针，这个指针指向键空间中的某个key对象（也即是某个数据库键）。过期字典的值是一个long long类型的整数，这个整数保存了key所指向的数据库key的过期时间——一个毫秒精度的UNIX时间戳。在实际中，键空间的key和过期字典的key都指向同一个key对象，所以不会出现任何重复对象，也不会浪费任何空间。

typedef struct redisDb {
    dict *dict; //键空间，存放所有的key-value键值对
    dict *expires; //设置了过期时间的key到它的过期时间的键值对
} redisDb;

PERSIST命令在过期字典中查找给定的key，并解除key和值（过期时间）在过期字典中的关联。

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1. https://redis.io/topics/data-types
2. https://redis.io/topics/data-types-intro

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