Redis——》过期删除策略

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一、过期删除策略

策略	定时删除	惰性删除	定期删除
描述	设置key过期时间时，创建一个定时器，让定时器在该过期时间到来时，立即执行对其进行删除的操作。	当需要key时，首先检查是否过期，如果过期就删掉，反之返回值。	每隔一段时间，对key进行检查，删除里面过期的key。
优点	对内存最友好	对cpu最友好	对内存友好 对cpu友好
缺点	对cpu不友好	对内存不友好	难以确定删除操作执行的时长和频率

1、定时删除

• 优点：对内存最友好（key只要过期就能立即从内存中删除）
• 缺点：对CPU最不友好（在过期键比较多的时候，删除过期键会占用一部分 CPU 时间，对服务器的响应时间和吞吐量造成影响）

2、惰性删除

• 优点：对 CPU最友好（只在使用该键时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查）
• 缺点：对内存不友好（如果一个键已经过期，但是一直没有使用，那么该键就会一直存在内存中，如果数据库中有很多这种使用不到的过期键，这些键便永远不会被删除，内存永远不会释放，从而造成内存泄漏）

3、定期删除

• 优点：通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对 CPU 的影响，也能有效释放过期键占用的内存。
• 缺点：

1）难以确定删除操作执行的时长和频率

如果执行频率高：和定时删除一样，对CPU不友好
如果执行频率低：和惰性删除一样，对内存不友好

2）在获取某个键时，如果某个键的过期时间已经到了，但是还没执行定期删除，那么就会返回这个键的值，这是个严重的错误

二、Redis过期删除策略

Redis的过期删除策略 = 惰性删除 + 定期删除

过期删除策略	处理方式	实现函数	描述
惰性删除	零散	db.c/expireIfNeeded	当key被访问时，调用函数检查key是否过期，如果过期则删除，否则继续执行实际命令
定期删除	集中	redis.c/activeExpireCycle	每隔一段时间，随机检查设置了过期的key并删除已过期的key

1、定期删除

Redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，以后会定时遍历这个字典来删除到期的 key。

（1）设置执行时间间隔

# 每秒执行次数
hz 10

# 默认值：10
# 取值范围：1~500，建议不超过100，只有在请求延时非常低的情况下可以将值提升到100

Q：单线程的redis，如何知道要运行定时任务？
A：Redis 的定时任务会记录在一个称为最小堆的数据结构中。这个堆中，最快要执行的任务排在堆的最上方。在每个循环周期，Redis 都会将最小堆里面已经到点的任务立即进行处理。处理完毕后，将最快要执行的任务还需要的时间记录下来，这个时间就是接下来处理客户端请求的最大时长，若达到了该时长，则暂时不处理客户端请求而去运行定时任务。

（2）执行过程

Redis 默认会每秒进行10次过期扫描，但并不是遍历过期字典中所有的 key，而是采用了一种简单的贪心策略。

1. 从过期字典中随机 20 个 key；
2. 删除这 20 个 key 中已经过期的 key；
3. 如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1。

为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时间的上限，默认不会超过 25ms。

2、惰性删除

三、RDB对过期键的处理（开启RDB持久化）

1、生成RDB文件

持久化命令：save、bgsave
程序会对数据库中的键进行检查，未过期键会保存到RDB文件，已过期键则忽略。

2、载入RDB文件

（1）如果服务器以主服务器模式运行

程序会对文件中的键进行检查，未过期键会被载入到数据库中，过期键则忽略。

（2）如果服务器以从服务器模式运行

文件中的所有键，不论是否过期，都会被载入到数据库中。（过期键会通过与主服务器同步而删除）

四、AOF对过期键的处理（开启AOF持久化）

1、AOF文件写入

持久化命令：rewriteaof 、bgrewriteaof
当过期键被惰性删除或者定期删除后，程序会向AOF文件追加一条DEL命令，显式记录该键已被删除。

Q：客户端访问已经过期的键，服务器如何处理？
A：服务器将执行以下3个动作：

1、从数据库中删除该键
2、追加一条DEL命令到AOF文件
3、向客户端返回空

2、AOF文件重写

程序会对数据库中的键进行检查，未过期键会保存到重写后的AOF文件，过期键则忽略。

五、复制功能对过期键的处理

在主从复制模式下，从服务器的过期键删除动作由主服务器控制

• 主服务器在删除一个过期键后，会显式地向所有从服务器发送一个DEL命令，告知从服务器删除这个过期键。
• 从服务器在执行客户端发送的读命令时，即使发现该键已过期也不会删除该键，照常返回该键的值。
• 从服务器只有接收到主服务器发送的DEL命令后，才会删除过期键。