Redis过期策略详解

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-08 15:43 43阅读 0赞

## 为什么要有过期策略？ ##

因为我们的redis是一个`内存型数据库`，我们的`数据都是放在内存里面的`!但是`内存是有大小的`!  
比如，redis有个很重要的配置文件，redis.conf，里面有个配置

# maxmemory <bytes> //redis占用的最大内存

如果我们不淘汰，那么它的数据就会满，满了肯定就不能再放数据，发挥不了redis的作用！  
比如冰箱，你如果放满了，那么你的菜就不能放冰箱了！  
**过期策略：拿出redis中已经过期了的数据**，就像你从冰箱把坏的菜拿出来！！但是有一种情况，就是冰箱里面的菜都没坏，redis里面的数据都没过期，它也是会放满的，那怎么办？

那么当redis里面的数据都没过期。但是内存满了的时候，我们就得从未过期的数据里面去拿出一些扔掉，那么这个就是我们的淘汰策略，详见另一篇文章：[Redis的淘汰策略详解][Redis]

Redis自带的有两种过期策略，我们也可以自己实现一些过期的策略，不过今天主要研究自带的

## 惰性过期（被动过期） ##

这个怎么实现的呢？所谓惰性，是不是就很懒的意思，就是`只有访问我的时候，我才会去判断过不过期，不然我懒得去判断，我不会主动去判断过没过期`！  
`访问一个key时判断该 key 是否已过期，过期则清除`。  
`该策略就可以最大化地节省CPU资源`，因为它平时都懒得去判断，所以也没有啥cpu损耗，因为只有访问的时候我才去判断一下！  
但是却`对内存非常不友好`。因为你不实时过期了，该过期删除的就可能一直堆积在内存里面！极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。  
源码（expireIfNeeded db.c文件下1302行）：

int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
        
    	if (!keyIsExpired(db,key)) return 0;
    	/* If we are running in the context of a slave,instead of
    	 * evicting the expired key from the database, we return ASAP:
    	 * the slave key expiration is controlled by the master that will
    	 * send us synthesized DEL operations for expired keys.
    	 *
    	 * Still we try to return the right information to the caller,
    	 * that is, 0 if we think the key should be still valid, 1 if
    	 * we think the key is expired at this time. */
    	 if (server.masterhost != NULL) return 1;
    	 /* Delete the key */
    	 server.stat_expiredkeys++;
    	 propagateExpire(db,key,server.lazyfree_lazy_expire);
    	 notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED,"expired",key,db->id);
    	 int retval = server.lazyfree_lazy_expire ?
    	 dbAsyncDelete(db,key):
    	 dbSyncDelete(db,key);
    	 if (retval) signalModifiedKey(NULL,db,key);
    	 return retval;
    }

我们刚才说了主动过期因为太耗CPU它不用  
但是惰性这种又会可能导致大量无效数据堆积在内存里面，我们总得有个办法来解决吧！不能让他一直堆在内存里面啊！  
所以我们就有了一个定期过期策略，虽然实时性比不上定时的，但是也足够解决垃圾数据大量堆积在内存的这种情况！

## 定期过期 ##

**所谓定期过期，就是每过一段时间去执行一次删除过期key。**  
这里需要先学习下redis的一个数据结构：字典 必须学哦  
[Redis数据结构——dict（字典）][Redis_dict]  
大概的结构如图：  
![在这里插入图片描述][82c925f47f5048389bbb30c47f2b3e46.png]

redis的hash默认使用的是ht\[0\]，ht\[1\]不会初始化和分配空间。  
哈希表dictht是用链地址法来解决碰撞问题的。如果节点数量比哈希表的大小要大很多的话，那么哈希表就会退化成多个链表，哈希表本身的性能优势就不再存在,在这种情况下需要扩容。  
Redis里面的这种操作叫做rehash。 那么`它怎么做rehash的，也是看上面字典这篇文章`

我们来看定期过期到底是怎么实现的：  
先想一下，如果让我们实现一个定期删除，应该怎么做？  
我想到的是`定期去循环找过期的key，然后去删掉`！巧的是Redis也是这样做的  
那么问题又来了：

1.  我们去循环谁？是不是所有的key
2.  我们多久循环一次？

第一个问题，我们并不是去循环所有的key，因为Redis里经常会存放巨多的数据，对我们需要经常清理，全部遍历一遍显然不现实，而Redis采取的是`取样`这个操作  
具体实现方式为：

> 1.  不是一次性把所有设置了过期时间的数据拿出来，而是按hash桶维度取 里面取值，取到20个值为止，如果第一个有30个，那么也会取30个！ 如果一直取不到20，那么最多400个桶
> 2.  删除取出值的过期key
> 3.  如果400个桶都取不到值，或者取出的key 删除的比例大于10%,继续上 面的操作
> 4.  每循环16次会去检测时间，超过指定时间就跳出

`ps:按hash桶维度取key的逻辑是：最后一个桶会取完桶内所有的key，不论里面有多少个，每取完一个桶判断一下是否取到了20个，最多取400个桶`。

现在我们第一个问题解决了！那么第二个问题，定期定期，那么多久去做上面那件时间！那么redis里面有个很重要的概念叫做时间事件，那么这个时间事件是什么意思了，就是定时去做一些事情，那么redis里面有个方法叫serverCron()，在文件server.c中；就是它的时间事件去调用的清理  
它里面干了很多事情，比如：

1.  更新服务器的各类统计信息，比如时间、内存占用、数据库占用情况等
2.  清理数据库中的过期键值对。
3.  关闭和清理连接失效的客户端
4.  尝试进行持久化操作

那么这个时间事件多久去执行一次呢，其实是由你们自己决定的！  
redis.conf 中通过 hz 配置，hz代表的意思是每秒执行多少次！默认10次，也就是100ms我们就会去执行定期过期！！

定期过期的逻辑，简单画图  
![在这里插入图片描述][2654cb80c89944e19c579c6d6ab44023.png]  
怎么样，学会了Redis的过期策略了吧，还不`一键三连`

[Redis]: https://www.csdn.net/
[Redis_dict]: https://blog.csdn.net/weixin_44688973/article/details/125333750
[82c925f47f5048389bbb30c47f2b3e46.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/82c925f47f5048389bbb30c47f2b3e46.png
[2654cb80c89944e19c579c6d6ab44023.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2654cb80c89944e19c579c6d6ab44023.png