Redis---过期key清除策略

水深无声 2023-06-27 03:27 4阅读 0赞

我们模拟一个业务场景， 我们使用redis来保存一些登录信息，来实现一个redissession，如果我们的用户特别特别多，然后我们的token又有一个过期时间，那redis是怎么对过期的key进行删除的呢？  
redis的删除策略主要有三种

1.  惰性删除
2.  定时删除
3.  定期删除

## 1. 惰性删除 ##

当一些客户端获取 key 的时候，key会被发现并主动的过期。  
放任键过期不管，但是每次从键空间中获取时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键。

### 1.1惰性删除优点 ###

惰性删除策略对 CPU 时间是最友好的，程序会在获取键时才对键进行过期检查，并且删除的目标仅限于当前处理的键，这个策略不会再删除其他无关的过期键上花费 CPU 时间。

### 1.2惰性删除缺点 ###

惰性删除策略对内存时最不友好的，如果一个键已经过期，只要这个键不被删除，它所占用的内存就不会被释放。如果数据库中有很多的过期键，而这些过期键又没有被访问到的话，那么他们永远都不会被删除，造成资源浪费，除非手动执行 flushdb。

## 2. 定时删除 ##

设置键的过期时间的同时，创建一个定时器(timer), 让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作

### 2.1 定时删除优点 ###

定时删除策略对内存是友好的，通过使用定时器，定时删除策略可以保证过期键会尽可能快的被删除，并释放过期键所占用的内存。

### 2.2 定时删除缺点 ###

定时删除策略对CPU是不友好的，在过期键比较多的情况下，删除过期键可能会占用一部分CPU时间，在内存不紧张但是CPU 紧张的情况下，将 CPU 时间用在删除和当前任务无关的过期键上，无疑会对服务其的响应时间和吞吐量造成影响。

除此之外，创建一个定时器需要用到 Redis 服务器中的时间事件，而当前时间事件的实现方式 —— 无序链表，查找一个事件的时间复杂度为 O（N），并不能 高效 地处 理 大量 时间 事件。

## 3. 定期删除 ##

隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键，至少要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。即设置一个定时任务，比如10分钟删除一次过期的key；间隔小则占用CPU，间隔大则浪费内存

### 3.1 定期删除优点 ###

定期删除策略是前两种策略的一种整合和折中：  
定期删除策略每隔一段时间执行一次删除过期键操作，并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 时间的影响。  
定期删除策略有效地减少了因为过期键而带来的内存浪费。

### 3.2 定期删除缺点 ###

如果删除操作执行的太频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除策略，以至于将CPU时间过多的消耗再删除过期键上面。  
如果删除操作执行的太少，或者执行的时间太短，定期删除策略又会和惰性删除策略一样，出现浪费内存的情况。

## 4. Redis 采用的过期键删除策略 ##

Redis服务器采用的是惰性删除和定期删除两种策略：通过配合使用这两种删除策略，服务器可以很好地在合理使用CPU时间和避免浪费内存空间之间取得平衡

## 5. RDB 持久化功能对过期键的处理 ##

### 5.1 生成 RDB 文件 ###

在执行SAVE 命令或者 BGSAVE 命令创建一个新的 RDB 文件时，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存到 新创建的 RDB 文件中。

### 5.2 载入 RDB 文件 ###

在启动 Redis 服务器时，如果服务器开启了 RDB 功能，那么服务器将对 RDB 文件进行载入：

1.  如果服务器以主服务器模式运行，那么在载入 RDB 文件时，程序会对文件中保存的键进行检查，未过期的键会被载入到数据库中，而过期键则会被忽略，所以过期键对载入RDB 文件的主服务器不会造成影响。
2.  如果服务器以从服务器模式运行，那么在载入 RDB 文件时，文件中保存的所有键，不论是否过期，都会被载入到数据库中。不过，因为主从服务器在进行数据同步的时候，从服务器的数据库就会被清空，所以一般来讲，过期键对载入 RDB 文件的从服务器也不会造成影响。

## 6. AOF 持久化功能对过期键的处理 ##

### 6.1 AOF 文件写入 ###

当服务器以 AOF 持久化模式运行时， 如果数据库中的某个键已经过期，但它还没有被惰性删除或者定期删除，那么 AOF文件不会因为这个过期键而产生任何 影响。 当过期键被惰性删除或者定期删除之后，程序会向 AOF 文件追加（append）一条 DEL 命令，来显式地记录该键已被删除。

### 6.2 AOF 文件重写 ###

和生成 RDB 文件时类似，在执行 AOF 重写的过程中，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存到重写后的 AOF 文件中。

## 7. Replication 复制对过期键的处理 ##

过期删除操作统一在 master 实例中进行并向下传递，而不是各 salve 各自处理。这样一来便不会出现数据不一致的情形。

当 slave 连接到 master 后并不能立即清理已过期的 key（需要等待由master传递过来的DEL操作），slave 仍需对数据集中的过期状态进行管理维护以便于在 slave 被选为 master 时能像 master 一样独立的进行过期处理。