Redis的過(guò)期機(jī)制

本文對(duì)Redis的過(guò)期機(jī)制簡(jiǎn)單的講解一下

講解之前我們先拋出一個(gè)問(wèn)題，我們知道很多時(shí)候服務(wù)器經(jīng)常會(huì)用到redis作為緩存，有很多數(shù)據(jù)都是臨時(shí)緩存一下，可能用過(guò)之后很久都不會(huì)再用到了（比如暫存session，又或者只存放日行情股票數(shù)據(jù)）那么就會(huì)出現(xiàn)一下幾個(gè)問(wèn)題了

Redis會(huì)自己回收清理不用的數(shù)據(jù)嗎？

如果能，那如何配置？

如果不能，如何防止數(shù)據(jù)累加后大量占用存儲(chǔ)空間的問(wèn)題？

之前一直接觸Redis不是很深入，最近項(xiàng)目當(dāng)中遇到一個(gè)需求場(chǎng)景，需要清空一些存放在Redis的數(shù)據(jù)，主要是通過(guò)一些時(shí)間進(jìn)行過(guò)濾，刪除那些不滿足的數(shù)據(jù)，但是這樣的工作每天都需要進(jìn)行，那工作量就比較大了，而且每天都需要按時(shí)去手動(dòng)清理，這樣做也不切實(shí)際，后面發(fā)現(xiàn)Redis中有個(gè)設(shè)置時(shí)間過(guò)期的功能，即對(duì)存儲(chǔ)在Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的值可以設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間。

作為一個(gè)緩存數(shù)據(jù)庫(kù)，這是非常實(shí)用的。這就是我們本文要講到的Redis過(guò)期機(jī)制。其實(shí)這個(gè)機(jī)制運(yùn)用的場(chǎng)景十分廣泛，比如我們一般項(xiàng)目中的token或者一些登錄信息，尤其是短信驗(yàn)證碼都是有時(shí)間限制的，或者是限制請(qǐng)求次數(shù)，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)處理方式，一般都是自己判斷過(guò)期，這樣無(wú)疑會(huì)嚴(yán)重影響項(xiàng)目性能。

一、設(shè)置過(guò)期時(shí)間

Redis對(duì)存儲(chǔ)值的過(guò)期處理實(shí)際上是針對(duì)該值的鍵（key）處理的，即時(shí)間的設(shè)置也是設(shè)置key的有效時(shí)間。Expires字典保存了所有鍵的過(guò)期時(shí)間，Expires也被稱為過(guò)期字段。

expire key time(以秒為單位)--這是最常用的方式

setex(String key, int seconds, String value)--字符串獨(dú)有的方式

注：

1、除了字符串自己獨(dú)有設(shè)置過(guò)期時(shí)間的方法外，其他方法都需要依靠expire方法來(lái)設(shè)置時(shí)間

2、如果沒(méi)有設(shè)置時(shí)間，那緩存就是永不過(guò)期

3、如果設(shè)置了過(guò)期時(shí)間，之后又想讓緩存永不過(guò)期，使用persist key

1、常用方式

一般主要包括4種處理過(guò)期方，其中expire都是以秒為單位，pexpire都是以毫秒為單位的。

EXPIRE key seconds　　//將key的生存時(shí)間設(shè)置為ttl秒
PEXPIRE key milliseconds　　//將key的生成時(shí)間設(shè)置為ttl毫秒
EXPIREAT key timestamp　　//將key的過(guò)期時(shí)間設(shè)置為timestamp所代表的的秒數(shù)的時(shí)間戳
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp　　//將key的過(guò)期時(shí)間設(shè)置為timestamp所代表的的毫秒數(shù)的時(shí)間戳

備注：timestamp為unix時(shí)間戳（例如：timestamp=1499788800 表示將在2017.07.12過(guò)期）

1、2兩種方式是設(shè)置一個(gè)過(guò)期的時(shí)間段，就是咱們處理驗(yàn)證碼最常用的策略，設(shè)置三分鐘或五分鐘后失效，把分鐘數(shù)轉(zhuǎn)換成秒或毫秒存儲(chǔ)到Redis中。

3、4兩種方式是指定一個(gè)過(guò)期的時(shí)間 ，比如優(yōu)惠券的過(guò)期時(shí)間是某年某月某日，只是單位不一樣。

下面我們就以EXPIREAT為例子簡(jiǎn)單講解下用法。

返回值

一個(gè)整數(shù)值1或0，如下：

如果成功地為該鍵設(shè)置了超時(shí)時(shí)間，返回 1

如果鍵不存在或無(wú)法設(shè)置超時(shí)時(shí)間，返回 0

語(yǔ)法

以下是以Redis的EXPIREAT命令的基本語(yǔ)法。

redis 127.0.0.1:6379> Expireat KEY_NAME TIME_IN_UNIX_TIMESTAMP

示例

首先，在Redis中創(chuàng)建一個(gè)鍵：akey，并在akey中設(shè)置一些值。

redis 127.0.0.1:6379> SET akey redis 
OK

現(xiàn)在，為設(shè)置創(chuàng)建的鍵設(shè)置超時(shí)時(shí)間為60 秒。

127.0.0.1:6379> SET akey redis
OK
127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1393840000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS akey
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SET akey redis
OK
127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1493840000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS akey
(integer) 1

其他三個(gè)用法類似，這里不逐一闡述

2、字符串獨(dú)有方式

對(duì)字符串特殊處理的方式為SETEX命令，SETEX命令為指定的 key 設(shè)置值及其過(guò)期時(shí)間。如果 key 已經(jīng)存在， SETEX 命令將會(huì)替換舊的值。

返回值

設(shè)置成功時(shí)返回 OK 。

語(yǔ)法

Redis Setex 命令基本語(yǔ)法如下：

redis 127.0.0.1:6379> SETEX KEY_NAME TIMEOUT VALUE

示例

redis 127.0.0.1:6379> SETEX mykey 60 redis
OK
redis 127.0.0.1:6379> TTL mykey
60
redis 127.0.0.1:6379> GET mykey
"redis

二、3種過(guò)期策略

定時(shí)刪除

含義：在設(shè)置key的過(guò)期時(shí)間的同時(shí)，為該key創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，讓定時(shí)器在key的過(guò)期時(shí)間來(lái)臨時(shí)，對(duì)key進(jìn)行刪除

優(yōu)點(diǎn)：保證內(nèi)存被盡快釋放

缺點(diǎn)：

若過(guò)期key很多，刪除這些key會(huì)占用很多的CPU時(shí)間，在CPU時(shí)間緊張的情況下，CPU不能把所有的時(shí)間用來(lái)做要緊的事兒，還需要去花時(shí)間刪除這些key

定時(shí)器的創(chuàng)建耗時(shí)，若為每一個(gè)設(shè)置過(guò)期時(shí)間的key創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器（將會(huì)有大量的定時(shí)器產(chǎn)生），性能影響嚴(yán)重

沒(méi)人用

惰性刪除

含義：key過(guò)期的時(shí)候不刪除，每次從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取key的時(shí)候去檢查是否過(guò)期，若過(guò)期，則刪除，返回null。

優(yōu)點(diǎn)：刪除操作只發(fā)生在從數(shù)據(jù)庫(kù)取出key的時(shí)候發(fā)生，而且只刪除當(dāng)前key，所以對(duì)CPU時(shí)間的占用是比較少的，而且此時(shí)的刪除是已經(jīng)到了非做不可的地步（如果此時(shí)還不刪除的話，我們就會(huì)獲取到了已經(jīng)過(guò)期的key了）

缺點(diǎn)：若大量的key在超出超時(shí)時(shí)間后，很久一段時(shí)間內(nèi)，都沒(méi)有被獲取過(guò)，那么可能發(fā)生內(nèi)存泄露（無(wú)用的垃圾占用了大量的內(nèi)存）

定期刪除

含義：每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次刪除(在redis.conf配置文件設(shè)置hz，1s刷新的頻率)過(guò)期key操作

優(yōu)點(diǎn)：

通過(guò)限制刪除操作的時(shí)長(zhǎng)和頻率，來(lái)減少刪除操作對(duì)CPU時(shí)間的占用--處理"定時(shí)刪除"的缺點(diǎn)

定期刪除過(guò)期key--處理"惰性刪除"的缺點(diǎn)

缺點(diǎn)

在內(nèi)存友好方面，不如"定時(shí)刪除"

在CPU時(shí)間友好方面，不如"惰性刪除"

難點(diǎn)

合理設(shè)置刪除操作的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)（每次刪除執(zhí)行多長(zhǎng)時(shí)間）和執(zhí)行頻率（每隔多長(zhǎng)時(shí)間做一次刪除）（這個(gè)要根據(jù)服務(wù)器運(yùn)行情況來(lái)定了）

看完上面三種策略后可以得出以下結(jié)論：

定時(shí)刪除和定期刪除為主動(dòng)刪除：Redis會(huì)定期主動(dòng)淘汰一批已過(guò)去的key

惰性刪除為被動(dòng)刪除：用到的時(shí)候才會(huì)去檢驗(yàn)key是不是已過(guò)期，過(guò)期就刪除

惰性刪除為redis服務(wù)器內(nèi)置策略

定期刪除可以通過(guò)：

第一、配置redis.conf 的hz選項(xiàng)，默認(rèn)為10 （即1秒執(zhí)行10次，100ms一次，值越大說(shuō)明刷新頻率越快，最Redis性能損耗也越大）

第二、配置redis.conf的maxmemory最大值，當(dāng)已用內(nèi)存超過(guò)maxmemory限定時(shí)，就會(huì)觸發(fā)主動(dòng)清理策略

注意：

上邊所說(shuō)的數(shù)據(jù)庫(kù)指的是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，默認(rèn)情況下每一臺(tái)redis服務(wù)器有16個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)置，看下邊代碼），默認(rèn)使用0號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的操作都是對(duì)0號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，關(guān)于redis數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，查看 第八章 Redis數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與讀寫原理

# 設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量。默認(rèn)為16個(gè)庫(kù)，默認(rèn)使用DB 0，可以使用"select 1"來(lái)選擇一號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)
# 注意：由于默認(rèn)使用0號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，那么我們所做的所有的緩存操作都存在0號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)上，
# 當(dāng)你在1號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)上去查找的時(shí)候，就查不到之前set過(guò)得緩存
# 若想將0號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)上的緩存移動(dòng)到1號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以使用"move key 1"
databases 16

memcached只是用了惰性刪除，而Redis同時(shí)使用了惰性刪除與定期刪除，這也是二者的一個(gè)不同點(diǎn)（可以看做是redis優(yōu)于memcached的一點(diǎn)）

對(duì)于惰性刪除而言，并不是只有獲取key的時(shí)候才會(huì)檢查key是否過(guò)期，在某些設(shè)置key的方法上也會(huì)檢查（eg.setnx key2 value2：該方法類似于memcached的add方法，如果設(shè)置的key2已經(jīng)存在，那么該方法返回false，什么都不做；如果設(shè)置的key2不存在，那么該方法設(shè)置緩存key2-value2。

假設(shè)調(diào)用此方法的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)redis中已經(jīng)存在了key2，但是該key2已經(jīng)過(guò)期了，如果此時(shí)不執(zhí)行刪除操作的話，setnx方法將會(huì)直接返回false，也就是說(shuō)此時(shí)并沒(méi)有重新設(shè)置key2-value2成功，所以對(duì)于一定要在setnx執(zhí)行之前，對(duì)key2進(jìn)行過(guò)期檢查）

三、Redis采用的過(guò)期策略

惰性刪除+定期刪除

惰性刪除流程

在進(jìn)行g(shù)et或setnx等操作時(shí)，先檢查key是否過(guò)期，

若過(guò)期，刪除key，然后執(zhí)行相應(yīng)操作；

若沒(méi)過(guò)期，直接執(zhí)行相應(yīng)操作

定期刪除流程（簡(jiǎn)單而言，對(duì)指定個(gè)數(shù)個(gè)庫(kù)的每一個(gè)庫(kù)隨機(jī)刪除小于等于指定個(gè)數(shù)個(gè)過(guò)期key）

遍歷每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（就是redis.conf中配置的"database"數(shù)量，默認(rèn)為16）

檢查當(dāng)前庫(kù)中的指定個(gè)數(shù)個(gè)key（默認(rèn)是每個(gè)庫(kù)檢查20個(gè)key，注意相當(dāng)于該循環(huán)執(zhí)行20次，循環(huán)體時(shí)下邊的描述）

如果當(dāng)前庫(kù)中沒(méi)有一個(gè)key設(shè)置了過(guò)期時(shí)間，直接執(zhí)行下一個(gè)庫(kù)的遍歷

隨機(jī)獲取一個(gè)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key，檢查該key是否過(guò)期，如果過(guò)期，刪除key

判斷定期刪除操作是否已經(jīng)達(dá)到指定時(shí)長(zhǎng)，若已經(jīng)達(dá)到，直接退出定期刪除。

四、RDB對(duì)過(guò)期key的處理

過(guò)期key對(duì)RDB沒(méi)有任何影響

從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)持久化數(shù)據(jù)到RDB文件

持久化key之前，會(huì)檢查是否過(guò)期，過(guò)期的key不進(jìn)入RDB文件

從RDB文件恢復(fù)數(shù)據(jù)到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)庫(kù)之前，會(huì)對(duì)key先進(jìn)行過(guò)期檢查，如果過(guò)期，不導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)（主庫(kù)情況）

五、AOF對(duì)過(guò)期key的處理

過(guò)期key對(duì)AOF沒(méi)有任何影響

從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)持久化數(shù)據(jù)到AOF文件：

當(dāng)key過(guò)期后，還沒(méi)有被刪除，此時(shí)進(jìn)行執(zhí)行持久化操作（該key是不會(huì)進(jìn)入aof文件的，因?yàn)闆](méi)有發(fā)生修改命令）

當(dāng)key過(guò)期后，在發(fā)生刪除操作時(shí)，程序會(huì)向aof文件追加一條del命令（在將來(lái)的以aof文件恢復(fù)數(shù)據(jù)的時(shí)候該過(guò)期的鍵就會(huì)被刪掉）

AOF重寫

重寫時(shí)，會(huì)先判斷key是否過(guò)期，已過(guò)期的key不會(huì)重寫到aof文件

以上就是Redis數(shù)據(jù)過(guò)期策略詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多請(qǐng)關(guān)注億速云其它相關(guān)文章！