本篇博客是Redis系列的第5篇,主要講解下Redis的過時鍵刪除策略。面試
本系列的前4篇能夠點擊如下連接查看:算法
Redis系列(二):Redis的5種數據結構及其經常使用命令服務器
Redis系列(三):Redis的持久化機制(RDB、AOF)數據結構
劃重點:Redis的過時鍵刪除策略也是面試中常常會被問的,我最近面試,被問到了好幾回。post
對於Redis服務器來講,內存資源很是寶貴,若是一些過時鍵一直不被刪除,就會形成資源浪費,性能
所以咱們須要考慮一個問題:若是一個鍵過時了,它何時會被刪除呢?設計
常見的刪除策略有如下3種:3d
定時刪除
在設置鍵的過時時間的同時,建立一個定時器,讓定時器在鍵的過時時間來臨時,當即執行對鍵的刪除操做。
惰性刪除
聽任過時鍵無論,每次從鍵空間中獲取鍵時,檢查該鍵是否過時,若是過時,就刪除該鍵,若是沒有過時,就返回該鍵。
按期刪除
每隔一段時間,程序對數據庫進行一次檢查,刪除裏面的過時鍵,至於要刪除哪些數據庫的哪些過時鍵,則由算法決定。
其中定時刪除和按期刪除爲主動刪除策略,惰性刪除爲被動刪除策略。
接下來咱們一一講解。
定時刪除策略經過使用定時器,定時刪除策略能夠保證過時鍵儘量快地被刪除,並釋放過時鍵佔用的內存。
所以,定時刪除策略的優缺點以下所示:
舉個例子,若是有大量的命令請求等待服務器處理,而且服務器當前不缺乏內存,若是服務器將大量的CPU時間用來刪除過時鍵,那麼服務器的響應時間和吞吐量就會受到影響。
也就是說,若是服務器建立大量的定時器,服務器處理命令請求的性能就會下降,
所以Redis目前並無使用定時刪除策略。
惰性刪除策略只會在獲取鍵時纔對鍵進行過時檢查,不會在刪除其它無關的過時鍵花費過多的CPU時間。
所以,惰性刪除策略的優缺點以下所示:
舉個例子,若是數據庫有不少的過時鍵,而這些過時鍵又剛好一直沒有被訪問到,那這些過時鍵就會一直佔用着寶貴的內存資源,形成資源浪費。
按期刪除策略是定時刪除策略和惰性刪除策略的一種整合折中方案。
按期刪除策略每隔一段時間執行一次刪除過時鍵操做,並經過限制刪除操做執行的時長和頻率來減小刪除操做對CPU時間的影響,同時,經過按期刪除過時鍵,也有效地減小了由於過時鍵而帶來的內存浪費。
Redis服務器使用的是惰性刪除策略和按期刪除策略。
過時鍵的惰性刪除策略由expireIfNeeded
函數實現,全部讀寫數據庫的Redis命令在執行以前都會調用expireIfNeeded
函數對輸入鍵進行檢查:
以上描述可使用以下流程圖表示:
過時鍵的按期刪除策略由activeExpireCycle
函數實現,每當Redis服務器的週期性操做serverCron
函數執行時,activeExpireCycle
函數就會被調用,它在規定的時間內,分屢次遍歷服務器中的各個數據庫,從數據庫的expires
字典中隨機檢查一部分鍵的過時時間,並刪除其中的過時鍵。
activeExpireCycle
函數的大致流程爲:
函數每次運行時,都從必定數量的數據庫中隨機取出必定數量的鍵進行檢查,並刪除其中的過時鍵,好比先從0號數據庫開始檢查,下次函數運行時,可能就是從1號數據庫開始檢查,直到15號數據庫檢查完畢,又從新從0號數據庫開始檢查,這樣能夠保證每一個數據庫都被檢查到。
劃重點:
- 關於按期刪除的大致流程,最近面試時有被問道,我就是按上述描述回答的。
- 可能有的面試官還會問,每次隨機刪除哪些key呢?能夠提下LRU算法(Least Recently Used 最近最少使用),通常不會再細問,不過有興趣的同窗能夠深刻研究下。
在執行SAVE
命令或者BGSAVE
命令建立一個新的RDB文件時,程序會對數據庫中的鍵進行檢查,已過時的鍵不會被保存到新建立的RDB文件中。
舉個例子,若是數據庫中包含3個鍵k一、k二、k3,而且k2已通過期,那麼建立新的RDB文件時,程序只會將k1和k3保存到RDB文件中,k2則會被忽略。
在啓動Redis服務器時,若是服務器只開啓了RDB持久化,那麼服務器將會載入RDB文件:
若是服務器以主服務器模式運行,在載入RDB文件時,程序會對文件中保存的鍵進行檢查,未過時的鍵會被載入到數據庫中,過時鍵會被忽略。
若是服務器以從服務器模式運行,在載入RDB文件時,文件中保存的全部鍵,不管是否過時,都會被載入到數據庫中。
由於主從服務器在進行數據同步(完整重同步)的時候,從服務器的數據庫會被清空,因此通常狀況下,過時鍵對載入RDB文件的從服務器不會形成影響。
若是數據庫中的某個鍵已通過期,而且服務器開啓了AOF持久化功能,當過時鍵被惰性刪除或者按期刪除後,程序會向AOF文件追加一條DEL
命令,顯式記錄該鍵已被刪除。
舉個例子,若是客戶端執行命令GET message
訪問已通過期的message鍵,那麼服務器將執行如下3個動做:
DEL message
命令到AOF文件GET message
命令的客戶端返回空回覆在執行AOF文件重寫時,程序會對數據庫中的鍵進行檢查,已過時的鍵不會被保存到重寫後的AOF文件中。
在主從複製模式下,從服務器的過時鍵刪除動做由主服務器控制:
黃健宏 《Redis設計與實現》