大家都應該知道的Redis過期鍵與過期策略

阿新 • • 發佈：2020-01-09

今天，我和大家分享一篇關於 Redis 有關過期鍵的內容，主要有四個內容：

如何設定過期鍵
如何取消設定的過期時間
過期鍵的過期策略是怎樣的
RDB、AOF 和複製對過期鍵的處理又是怎樣的

設定鍵的生存時間或過期時間

redis 一共有 4 個命令來設定鍵的生存時間（可以存活多久）或過期時間（什麼時候被刪除）

expire <key> <ttl>：將 key 的生存時間設定為 ttl 秒
pexpire <key> <ttl>：將 key 的生存時間設定為 ttl 毫秒
expireat <key> <timestamp>：將 key 的過期時間設定為 timestamp 所指定的秒數時間戳

pexpireat <key> <ttl>：將 key 的過期時間設定為 timestamp 所指定的毫秒數時間戳

上述四種命令本質上都是通過 pexpireat 命令來實現的。

例子：
127.0.0.1:6379> set a test
OK
127.0.0.1:6379> EXPIRE a 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get a // 距離設定生存時間命令的 5 秒內執行
"test"
127.0.0.1:6379> get a // 距離設定生存時間命令的 5 秒後執行
(nil)

127.0.0.1:6379> set b 12
OK
127.0.0.1:6379> EXPIREAT b 1545569500
(integer) 1
127.0.0.1:6379> time
1) "1545569486"
2) "108616"
127.0.0.1:6379> get b // 距離設定 1545569500 所指定的秒數時間戳內執行
"12"
127.0.0.1:6379> time
1) "1545569506"
2) "208567"
127.0.0.1:6379> get b // 距離設定 1545569500 所指定的秒數時間戳後執行
(nil)

如果自己不小心設定錯了過期時間，那麼我們可以刪除先前的過期時間

移除過期時間

persist <key> 命令可以移除一個鍵的過期時間，舉個栗子：

127.0.0.1:6379> EXPIRE c 1000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl c // 有過期時間
(integer) 9996
127.0.0.1:6379> PERSIST c
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl c // 無過期時間
(integer) -1

PS：ttl 是以秒為單位，返回鍵的剩餘生存時間；同理還有 pttl 命令是以毫秒為單位，返回鍵的剩餘生存時間

此時，如果我們沒有移除過期時間，那麼如果一個鍵過期了，那它什麼時候會被刪除呢？

這個問題就會有以下三種答案了，它們分別代表三種不同的刪除策略

過期鍵的刪除策略

定時刪除

在設定鍵的過期時間的同時，建立一個定時器，讓定時器在鍵的過期時間來臨時，立即執行對鍵的刪除操作。

優點：對記憶體最友好的。可以及時釋放鍵所佔用的記憶體。

缺點：對 CPU 不友好。特別在過期鍵比較多的情況下，刪除過期鍵會佔用相當一部分 CPU 時間。同時在記憶體不緊張，CPU 緊張的情況下，將 CPU 用在刪除和當前任務不想關的過期鍵上，無疑會對伺服器響應時間和吞吐量造成影響。

惰性刪除

放任鍵過期不管，但是每次從鍵空間中讀寫鍵時，都會檢查取得的鍵是否過期。如果過期就刪除該刪，否則就返回該鍵。（PS：鍵空間是一個儲存了資料庫所有鍵值對的資料結構）

優點：對 CPU 最友好。只有在操作的時候進行過期檢查，刪除的目標僅限於當前需要處理的鍵，不會在刪除其他無關本次操作的過期鍵上花費任何 CPU 時間。

缺點：對記憶體不友好。這個十分容易理解了，鍵過期了，但因為一直沒有被訪問到，所以一直保留著（除非手動執行 flushdb 操來於清空當前資料庫中的所有 key。），相當於記憶體洩漏。

定期刪除

每隔一段時間，程式就對資料庫進行檢查，刪除裡面的過期鍵。至於要刪除多少過期鍵，以及檢查多少資料庫，則有演算法決定。

該策略是上述兩種策略的折中方案，需要通過實際情況，來設定刪除操作的執行時長和頻率。

明白了過期鍵的刪除策略後，那 redis 伺服器又是採用什麼策略來刪除過期鍵的呢？

實際上，Redis 伺服器使用的是惰性刪除和定期刪除兩種策略，通過配合使用，伺服器可以很好的平衡 CPU 和記憶體。

其中惰性刪除為 redis 伺服器內建策略。而定期刪除可以通過以下兩種方式設定：

配置 redis.conf 的 hz 選項，預設為10 （即 1 秒執行 10 次，值越大說明重新整理頻率越快，對 Redis 效能損耗也越大）
配置 redis.conf 的 maxmemory 最大值，當已用記憶體超過 maxmemory 限定時，就會觸發主動清理策略

RDB 對過期鍵的處理

生成 RDB 檔案

程式會被資料庫中的鍵進行檢查，過期的鍵不會被儲存到新建立的 RDB 檔案中。因此資料庫中的過期鍵不會對生成新的 RDB 檔案造成影響

載入 RDB 檔案

這裡需要分情況說明：

如果伺服器以主伺服器模式執行，則在載入 RDB 檔案時，程式會對檔案中儲存的鍵進行檢查，過期鍵不會被載入到資料庫中。所以過期鍵不會對載入 RDB 檔案的主伺服器造成影響。
如果伺服器以從伺服器模式執行，則在載入 RDB 檔案時，不論鍵是否過期都會被載入到資料庫中。但由於主從伺服器在進行資料同步時，從伺服器的資料會被清空。所以一般來說，過期鍵對載入 RDB 檔案的從伺服器也不會造成影響。

AOF 對過期鍵的處理

AOF 檔案寫入

當伺服器以 AOF 持久化模式執行時，如果資料庫某個過期鍵還沒被刪除，那麼 AOF 檔案不會因為這個過期鍵而產生任何影響，依舊保留。

而當過期鍵被刪除後，那麼程式會向 AOF 檔案追加一條 DEL 命令來顯式地記錄該鍵被刪除。

AOF 重寫

執行 AOF 重寫過程中，也會被資料庫的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被儲存到重寫後的 AOF 檔案中。因此不會對 AOF 重寫造成影響

複製對過期鍵的處理

當伺服器執行在複製模式下，由主伺服器來控制從伺服器的刪除過期鍵動作，目的是保證主從伺服器資料的一致性。

那到底是怎麼控制的呢？