Redis過期策略 實現原理
我們在使用redis時,一般會設定一個過期時間,當然也有不設定過期時間的,也就是永久不過期。
當我們設定了過期時間,redis是如何判斷是否過期,以及根據什麼策略來進行刪除的。
1.redis設定過期時間:expire 只針對頂級key有效,即雜湊結構不支援過期
expire key time(以秒為單位)--這是最常用的方式
setex(String key, int seconds, String value)--字串獨有的方式
注:
除了字串自己獨有設定過期時間的方法外,其他方法都需要依靠expire方法來設定時間
如果沒有設定時間,那快取就是永不過期
如果設定了過期時間,之後又想讓快取永不過期,使用persist key
2.三種過期策略:
a.定時刪除
含義:在設定key的過期時間的同時,為該key建立一個定時器,讓定時器在key的過期時間來臨時,對key進行刪除
優點:保證記憶體被儘快釋放
缺點:
- 若過期key很多,刪除這些key會佔用很多的CPU時間,在CPU時間緊張的情況下,CPU不能把所有的時間用來做要緊的事兒,還需要去花時間刪除這些key
- 定時器的建立耗時,若為每一個設定過期時間的key建立一個定時器(將會有大量的定時器產生),效能影響嚴重
b.懶漢式刪除
含義:key過期的時候不刪除,每次通過key獲取值的時候去檢查是否過期,若過期,則刪除,返回null。
優點:刪除操作只發生在通過key取值的時候發生,而且只刪除當前key,所以對CPU時間的佔用是比較少的,而且此時的刪除是已經到了非做不可的地步(如果此時還不刪除的話,我們就會獲取到了已經過期的key了)
缺點:若大量的key在超出超時時間後,很久一段時間內,都沒有被獲取過,那麼可能發生記憶體洩露(無用的垃圾佔用了大量的記憶體)
c.定期刪除
含義:每隔一段時間執行一次刪除過期key操作
優點:
- 通過限制刪除操作的時長和頻率,來減少刪除操作對CPU時間的佔用--處理"定時刪除"的缺點
- 定期刪除過期key--處理"懶漢式刪除"的缺點
缺點:
- 在記憶體友好方面,不如"定時刪除"(會造成一定的記憶體佔用,但是沒有懶漢式那麼佔用記憶體)
- 在CPU時間友好方面,不如"懶漢式刪除"(會定期的去進行比較和刪除操作,cpu方面不如懶漢式,但是比定時好)
難點:合理設定刪除操作的執行時長(每次刪除執行多長時間)和執行頻率(每隔多長時間做一次刪除)(這個要根據伺服器執行情況來定了),每次執行時間太長,或者執行頻率太高對cpu都是一種壓力。
每次進行定期刪除操作執行之後,需要記錄遍歷迴圈到了哪個標誌位,以便下一次定期時間來時,從上次位置開始進行迴圈遍歷
memcached只是用了惰性刪除,而redis同時使用了惰性刪除與定期刪除,這也是二者的一個不同點(可以看做是redis優於memcached的一點);
對於懶漢式刪除而言,並不是只有獲取key的時候才會檢查key是否過期,在某些設定key的方法上也會檢查(eg.setnx key2 value2:該方法類似於memcached的add方法,如果設定的key2已經存在,那麼該方法返回false,什麼都不做;如果設定的key2不存在,那麼該方法設定快取key2-value2。假設呼叫此方法的時候,發現redis中已經存在了key2,但是該key2已經過期了,如果此時不執行刪除操作的話,setnx方法將會直接返回false,也就是說此時並沒有重新設定key2-value2成功,所以對於一定要在setnx執行之前,對key2進行過期檢查)。
3.Redis採用的過期策略
懶漢式刪除+定期刪除
懶漢式刪除流程:
- 在進行get或setnx等操作時,先檢查key是否過期;
- 若過期,刪除key,然後執行相應操作;
- 若沒過期,直接執行相應操作;
定期刪除流程(簡單而言,對指定個數個庫的每一個庫隨機刪除小於等於指定個數個過期key):
- 遍歷每個資料庫(就是redis.conf中配置的"database"數量,預設為16)
- 檢查當前庫中的指定個數個key(預設是每個庫檢查20個key,注意相當於該迴圈執行20次,迴圈體是下邊的描述)
- 如果當前庫中沒有一個key設定了過期時間,直接執行下一個庫的遍歷
- 隨機獲取一個設定了過期時間的key,檢查該key是否過期,如果過期,刪除key
- 判斷定期刪除操作是否已經達到指定時長,若已經達到,直接退出定期刪除。
對於定期刪除,在程式中有一個全域性變數current_db來記錄下一個將要遍歷的庫,假設有16個庫,我們這一次定期刪除遍歷了10個,那此時的current_db就是11,下一次定期刪除就從第11個庫開始遍歷,假設current_db等於15了,那麼之後遍歷就再從0號庫開始(此時current_db==0)
在實際中,如果我們要自己設計過期策略,在使用懶漢式刪除+定期刪除時,控制時長和頻率這個尤為關鍵,需要結合伺服器效能,已經併發量等情況進行調整,以致最佳。
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