Redis的幾個過期策略
阿新 • • 發佈：2019-10-01
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。
設定過期時間
- 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
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
三種過期策略
定時刪除
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
懶漢式式刪除
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）
定期刪除
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
說明：
- 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）。
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currentdb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currentdb就是11，下一次定期刪除就從第11個庫開始遍歷，假設currentdb等於15了，那麼之後遍歷就再從0號庫開始（此時currentdb==0）
總結
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，以及併發量等情況進行調整，