?1.前言

開端只是一個(gè)引文，不過有時(shí)候也值得大家去思考一番，下面進(jìn)入正題。

下面分幾個(gè)部分講啦，先來回顧一下Redis鍵的生存時(shí)間，過期時(shí)間的設(shè)置；然后會(huì)講到過期鍵刪除策略；然后會(huì)聊其他功能對(duì)過期鍵的處理。

2.鍵的生存時(shí)間

鍵過期時(shí)間設(shè)置通過Expire命令或者Pexpire命令，客戶端可以以毫秒級(jí)的精度為數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)鍵設(shè)置生存時(shí)間，一段時(shí)間后Redis服務(wù)器會(huì)刪除生存時(shí)間為0的鍵。下面我們看一下Redis鍵的過期時(shí)間設(shè)置，以及查詢鍵剩余壽命。

EXPIRE key 5 #設(shè)置一個(gè)鍵的過期時(shí)間 單位秒
EXPIREAT KEY 1660753861  #設(shè)置過期時(shí)間某個(gè)時(shí)間戳過期（UNIX時(shí)間戳）單位秒

PEXPIRE key 33 #設(shè)置一個(gè)鍵的過期時(shí)間 單位毫秒
PEXPIREAT key 1660839534000 #設(shè)置過期時(shí)間某個(gè)時(shí)間戳過期（UNIX時(shí)間戳）單位毫秒

TTL key  # 返回鍵的剩余過期時(shí)長(zhǎng)，單位秒
PTTL key # 返回鍵的剩余過期時(shí)長(zhǎng)，單位毫秒

Redis中的這些鍵的過期時(shí)間如何保存

Redis中維護(hù)了一個(gè)過期字典。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，字典的鍵是一個(gè)指針，指向某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵，而字典的鍵值則是一個(gè)long類型的整數(shù)，表示一個(gè)毫秒精度的UNIX時(shí)間戳。

其實(shí)上面幾種設(shè)置鍵過期時(shí)間的命令相當(dāng)于最后都是調(diào)用 PEXPIREAT 這個(gè)命令。

3.鍵的過期刪除策略

3.1 如何判定鍵過期

Redis中判斷鍵是否過期會(huì)使用以下的方法

• 檢查給定的鍵是否存在于過期字典，如果存在則獲取鍵的過期時(shí)間
• 檢查當(dāng)前的UNIX時(shí)間戳是否大于鍵的過期時(shí)間戳，大于過期時(shí)間戳的話則判定鍵過期

3.2 三種過期鍵刪除策略

常見刪除策略有三種：定時(shí)刪除、惰性刪除、定期刪除

3.2.1定時(shí)刪除

定時(shí)刪除是在設(shè)置鍵的過期時(shí)間時(shí)，設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器會(huì)在鍵的過期時(shí)間到來時(shí)立即刪除鍵

• 優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存友好，可以保證過期鍵盡可能快速地被刪除，釋放內(nèi)存。
• 缺點(diǎn)：CPU資源分配不友好，如果過期鍵比較多的時(shí)候，此時(shí)刪除會(huì)占用大量的CPU資源，從而間接影響Redis的性能。

3.2.2惰性刪除

惰性刪除只會(huì)在程序需要使用鍵時(shí)，才會(huì)對(duì)當(dāng)前鍵進(jìn)行過期檢查，而不會(huì)去刪除其他的過期鍵。

• 優(yōu)點(diǎn)：CPU資源耗費(fèi)小，因?yàn)橹皇窃谌〕鲦I的時(shí)候才會(huì)做過期檢查，并刪除等操作。
• 缺點(diǎn)：過期鍵會(huì)占用內(nèi)存，如果一個(gè)過期鍵永遠(yuǎn)不被使用，那么就永遠(yuǎn)不能被刪除，會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

惰性刪除執(zhí)行步驟如下：

• 執(zhí)行讀寫命令時(shí)去檢查鍵的過期時(shí)間
• 如果鍵過期，刪除鍵，整個(gè)流程會(huì)按照鍵不存在的情況處理
• 如果鍵未過期，則按照鍵存在的情況執(zhí)行命令

3.2.3定期刪除

定期刪除是每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次過期鍵刪除操作，可以通過限制刪除的操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率來減少CPU資源占用。同時(shí)定期刪除策略不會(huì)導(dǎo)致過期鍵過多的堆積，造成大量?jī)?nèi)存泄漏。

定期刪除策略有兩個(gè)點(diǎn)比較重要，執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)和執(zhí)行頻率。需要兩者結(jié)合才能達(dá)到最優(yōu)的效果。

定期刪除步驟：

• 從設(shè)置過期時(shí)間的key的集合中隨機(jī)檢查20個(gè)key
• 刪除其中的過期鍵。如果檢查結(jié)果中25%以上的key過期，則開始新一輪任務(wù)。
• 每次會(huì)按順序在每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行，如果在3號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)返回，則會(huì)記錄下來，下次刪除操作執(zhí)行的時(shí)候會(huì)從4號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)開始，就這樣循環(huán)遍歷整個(gè)Redis數(shù)據(jù)庫(kù)。

定期任務(wù)執(zhí)行頻率：

為了定期檢測(cè)資源和服務(wù)狀態(tài)并根據(jù)預(yù)定策略執(zhí)行相應(yīng)的操作，Redis會(huì)調(diào)用內(nèi)部函數(shù)來執(zhí)行多種后臺(tái)任務(wù)。

其執(zhí)行頻率由hz參數(shù)指定，默認(rèn)為10，即每秒執(zhí)行10次。

這個(gè)值可以設(shè)置1-500，但是官方建議設(shè)置100以下，設(shè)置過大會(huì)造成CPU資源占用過大。基本上只用默認(rèn)值就能滿足大部分需求。

4.其他功能對(duì)過期鍵的處理

Redis數(shù)據(jù)保存有AOF和RDB兩種功能。對(duì)于過期鍵的處理也不相同。

RDB持久化對(duì)過期鍵的處理：

• 生成RDB文件時(shí)。 過期key會(huì)被忽略，從而不會(huì)被保存到RDB文件中
• 加載RDB文件。

主服務(wù)器模式。載入RDB文件時(shí)，會(huì)對(duì)key的過期時(shí)間進(jìn)行檢查，過期鍵會(huì)被忽略，不會(huì)加載到Redis中

從服務(wù)器模式。所有數(shù)據(jù)key都會(huì)加載到Redis中

AOF持久化對(duì)過期鍵的處理：

• AOF文件寫入的時(shí)候，會(huì)append刪除語句， DEL key 。
• AOF重寫的時(shí)候過期key則不會(huì)被寫入AOF文件中。

當(dāng)Redis服務(wù)器處于復(fù)制模式時(shí)對(duì)過期鍵的處理：

• 主服務(wù)器刪除key時(shí)，會(huì)向從服務(wù)器發(fā)送DEL命令
• 從服務(wù)器不會(huì)處理過期key
• 從服務(wù)器只有接到Master發(fā)送的DEL命令才會(huì)刪除key

總結(jié)

Redis的過期策略采用惰性刪除和定期刪除兩種組合方式，其中惰性刪除保證過期鍵一點(diǎn)過不會(huì)被使用，定期刪除可以保證過期數(shù)據(jù)得到釋放，優(yōu)化資源占用率。