reids过期键三种删除策略

Posted 2021-03-23 sm1128

redis设计与实现(第二版)

过期键删除策略

? 我们知道数据库的过期时间都保存在过期字典中，又知道了如何根据过期时间去判断一个键是否过期，现在的问题是：如果一个键过期了，那么它什么时候会被删除呢？

? 这个问题有三种可能的答案，它们分别代表三种不同的 删除策略：

• 定时删除：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器（timer）让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作
• 惰性删除：放任键过期不管，但是每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键；如果没有过期，就返回该键。
• 定时删除：每个一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。

在这三种策略中，第一种和第三种为主动删除策略，而第二种则为被动策略

定时删除

? 定时删除策略对内存是最友好的，通过使用定时器，定时删除策略可以保证过期键会尽可能地删除，并释放过期键所占用地内存。

? 另一方面，定时删除策略地确定是，它对cpu时间是不友好地；在过期键比较多地情况下，删除过期键这一行为可能会占用相当一部分cpu时间，在内存不紧张但是cpu时间非常紧张地i情况下，将cpu时间用在删除和当前无关地过期键上，无疑会对服务器地响应时间和吞吐量造成影响。

? 例如，如果正有大量地命令请求在等待服务器处理，并且服务器当前不缺少内存，那么服务器应该优先将cpu时间用在处理客户端地命令请求上面，而不是用在删除过期键上面。

? 除此之外，创建一个定时器需要用到redis服务器中地时间事件内，而当前时间事件地实现方式——无序链表，查找一个事件地时间复杂度为O（n）——并不能高效地处理大量时间事件。

? 因此，要让服务器创建大量地定时器，从而实现定时删除策略，在现阶段来说并不是现实。

惰性删除

? 惰性删除策略对cpu时间来说是最友好的：程序只会在取出键时才对键进行过期检查，这可以保证删除过期的操作只会在非做不可的情况下进行，并且删除的目标仅限于当前处理的键，这个策略不会在删除其它无关的过期键花费任何cpu时间。

? 惰性删除策略的缺点是，它对内存是最不友好的；如果一个键已经过期，而这个键又仍然保留在数据库中，那么只要这个过期键不被删除，它所占用的内存就不会释放。

? 在使用惰性删除策略时，如果数据库中有非常多的过期键，而这些过期键又恰好没有被访问到的话，那么它们也许永远也不会被删除（除非手动执行FLUSHDB），我们甚至可以将这种情况看作是一种内存泄漏——无用的垃圾占用了大量的内存，而服务器却不会自己去释放它们，这对于运行状态非常依赖于内存的redis服务器来说，肯定不是一个好消息。

? 举个例子，对于一些和时间有关的数据，比如日志，在某个时间点之后，对它们的访问就会大大减少，甚至不再访问，如果这类过期数据大量地积压在数据库中，用户以为服务器已经自动将它们删除了，但实际这些键仍然存在，而且所占用的内存也没有释放，那么造成的后果肯定是非常严重的。

定时删除

? 从上面对定时删除和惰性删除地讨论来看，这两种方式在单一使用时都有明显地缺陷：

1. 定时删除占用太多cpu时间，影响服务器地响应时间和吞吐量。
2. 惰性删除浪费太多内存，有内存泄漏地危险。

定期删除策略是前两种策略地一种整合和折中：

1. 定期删除策略每隔一段时间执行一次删除操作，并通过限制删除操作执行地时长和频率来减少删除操作对cpu时间地影响。
2. 除此之外，通过定期删除过期键，定时删除策略有效地减少了因为过期键而带来地内存消费

定期删除策略地难点是确定删除操作执行时长和频率：

1. 如果删除操作执行得太频繁，或者执行时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除策略，以至于将cpu时间过多地消耗在删除过期键上面。
2. 如果删除操作执行地太少，或者执行地时间太短，定期删除策略又会和惰性删除策略一样，出现浪费内存地情况

因此，如果采用定期删除策略地话，服务器必须根据情况，合理地设置删除操作地执行时长和执行频率。