Redis過時策略及實現原理

咱們在使用redis時，通常會設置一個過時時間，固然也有不設置過時時間的，也就是永久不過時。

當咱們設置了過時時間，redis是如何判斷是否過時，以及根據什麼策略來進行刪除的。

redis設置過時時間：

expire key time(以秒爲單位)–這是最經常使用的方式

setex(String key, int seconds, String value)–字符串獨有的方式

注：

除了字符串本身獨有設置過時時間的方法外，其餘方法都須要依靠expire方法來設置時間

若是沒有設置時間，那緩存就是永不過時

若是設置了過時時間，以後又想讓緩存永不過時，使用persist key

三種過時策略：

定時刪除

含義：在設置key的過時時間的同時，爲該key建立一個定時器，讓定時器在key的過時時間來臨時，對key進行刪除

優勢：保證內存被儘快釋放

缺點：

• 若過時key不少，刪除這些key會佔用不少的CPU時間，在CPU時間緊張的狀況下，CPU不能把全部的時間用來作要緊的事兒，還須要去花時間刪除這些key
• 定時器的建立耗時，若爲每個設置過時時間的key建立一個定時器（將會有大量的定時器產生），性能影響嚴重

懶漢式式刪除

含義：key過時的時候不刪除，每次經過key獲取值的時候去檢查是否過時，若過時，則刪除，返回null。

優勢：刪除操做只發生在經過key取值的時候發生，並且只刪除當前key，因此對CPU時間的佔用是比較少的，並且此時的刪除是已經到了非作不可的地步（若是此時還不刪除的話，咱們就會獲取到了已通過期的key了）

缺點：若大量的key在超出超時時間後，好久一段時間內，都沒有被獲取過，那麼可能發生內存泄露（無用的垃圾佔用了大量的內存）

按期刪除

含義：每隔一段時間執行一次刪除過時key操做

優勢：

• 經過限制刪除操做的時長和頻率，來減小刪除操做對CPU時間的佔用–處理」定時刪除」的缺點
• 按期刪除過時key–處理」懶漢式刪除」的缺點

缺點：

在內存友好方面，不如」定時刪除」（會形成必定的內存佔用，可是沒有懶漢式那麼佔用內存）  在CPU時間友好方面，不如」懶漢式刪除」（會按期的去進行比較和刪除操做，cpu方面不如懶漢式，可是比定時好）

難點：合理設置刪除操做的執行時長（每次刪除執行多長時間）和執行頻率（每隔多長時間作一次刪除）（這個要根據服務器運行狀況來定了），每次執行時間太長，或者執行頻率過高對cpu都是一種壓力。

每次進行按期刪除操做執行以後，須要記錄遍歷循環到了哪一個標誌位，以便下一次按期時間來時，從上次位置開始進行循環遍歷

說明：memcached只是用了惰性刪除，而redis同時使用了惰性刪除與按期刪除，這也是兩者的一個不一樣點（能夠看作是redis優於memcached的一點）；

對於懶漢式刪除而言，並非只有獲取key的時候纔會檢查key是否過時，在某些設置key的方法上也會檢查（eg.setnx key2 value2：該方法相似於memcached的add方法，若是設置的key2已經存在，那麼該方法返回false，什麼都不作；若是設置的key2不存在，那麼該方法設置緩存key2-value2。假設調用此方法的時候，發現redis中已經存在了key2，可是該key2已通過期了，若是此時不執行刪除操做的話，setnx方法將會直接返回false，也就是說此時並無從新設置key2-value2成功，因此對於必定要在setnx執行以前，對key2進行過時檢查）。

Redis採用的過時策略

懶漢式刪除+按期刪除

懶漢式刪除流程：

• 在進行get或setnx等操做時，先檢查key是否過時；
• 若過時，刪除key，而後執行相應操做；
• 若沒過時，直接執行相應操做；

按期刪除流程（簡單而言，對指定個數個庫的每個庫隨機刪除小於等於指定個數個過時key）：

• 遍歷每一個數據庫（就是redis.conf中配置的」database」數量，默認爲16）
• 檢查當前庫中的指定個數個key（默認是每一個庫檢查20個key，注意至關於該循環執行20次，循環體是下邊的描述）
• 若是當前庫中沒有一個key設置了過時時間，直接執行下一個庫的遍歷
• 隨機獲取一個設置了過時時間的key，檢查該key是否過時，若是過時，刪除key
• 判判定期刪除操做是否已經達到指定時長，若已經達到，直接退出按期刪除。

對於按期刪除，在程序中有一個全局變量current_db來記錄下一個將要遍歷的庫，假設有16個庫，咱們這一次按期刪除遍歷了10個，那此時的current_db就是11，下一次按期刪除就從第11個庫開始遍歷，假設current_db等於15了，那麼以後遍歷就再從0號庫開始（此時current_db==0）

總結

在實際中，若是咱們要本身設計過時策略， 在使用懶漢式刪除+按期刪除時，控制時長和頻率這個尤其關鍵，須要結合服務器性能，已經併發量等狀況進行調整，以至最佳。

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