Redis的過期鍵刪除策略原理是什么

這篇文章主要介紹“Redis的過期鍵刪除策略原理是什么”，在日常操作中，相信很多人在Redis的過期鍵刪除策略原理是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Redis的過期鍵刪除策略原理是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

Redis服務(wù)器實(shí)際使用的是惰性刪除和定期刪除兩種策略：通過配合使用這兩種刪除策略，服務(wù)器可以很好地在合理使用CPU時間和避免浪費(fèi)內(nèi)存空間之間取得平衡。

惰性刪除

惰性刪除策略對CPU時間來說是最友好的：程序只會在取出鍵時才對鍵進(jìn)行過期檢查，這可以保證刪除過期鍵的操作只會在非做不可的情況下進(jìn)行，并且刪除的目標(biāo)僅限于當(dāng)前處理的鍵，這個策略不會在刪除其他無關(guān)的過期鍵上花費(fèi)任何CPU時間。

惰性刪除策略的缺點(diǎn)是，它對內(nèi)存是最不友好的：如果一個鍵已經(jīng)過期，而這個鍵又仍然保留在數(shù)據(jù)庫中，那么只要這個過期鍵不被刪除，它所占用的內(nèi)存就不會釋放。

在使用惰性刪除策略時，如果數(shù)據(jù)庫中有非常多的過期鍵，而這些過期鍵又恰好沒有被訪問到的話，那么它們也許永遠(yuǎn)也不會被刪除（除非用戶手動執(zhí)行FLUSHDB），我們甚至可以將這種情況看作是一種內(nèi)存泄漏——無用的垃圾數(shù)據(jù)占用了大量的內(nèi)存，而服務(wù)器卻不會自己去釋放它們，這對于運(yùn)行狀態(tài)非常依賴于內(nèi)存的Redis服務(wù)器來說，肯定不是一個好消息。

舉個例子，對于一些和時間有關(guān)的數(shù)據(jù)，比如日志（log），在某個時間點(diǎn)之后，對它們的訪問就會大大減少，甚至不再訪問，如果這類過期數(shù)據(jù)大量地積壓在數(shù)據(jù)庫中，用戶以為服務(wù)器已經(jīng)自動將它們刪除了，但實(shí)際上這些鍵仍然存在，而且鍵所占用的內(nèi)存也沒有釋放，那么造成的后果肯定是非常嚴(yán)重的。

定期刪除

從上面對惰性刪除的討論來看，這刪除方式在單一使用時有明顯的缺陷：

惰性刪除浪費(fèi)太多內(nèi)存，有內(nèi)存泄漏的危險。定期刪除策略是前兩種策略的一種整合和折中：

定期刪除策略每隔一段時間執(zhí)行一次刪除過期鍵操作，并通過限制刪除操作執(zhí)行的時長和頻率來減少刪除操作對CPU時間的影響。除此之外，通過定期刪除過期鍵，定期刪除策略有效地減少了因?yàn)檫^期鍵而帶來的內(nèi)存浪費(fèi)。定期刪除策略的難點(diǎn)是確定刪除操作執(zhí)行的時長和頻率：

如果刪除操作執(zhí)行得太頻繁，或者執(zhí)行的時間太長，定期刪除策略就會退化成定時刪除策略，以至于將CPU時間過多地消耗在刪除過期鍵上面。

如果刪除操作執(zhí)行得太少，或者執(zhí)行的時間太短，定期刪除策略又會和惰性刪除策略一樣，出現(xiàn)浪費(fèi)內(nèi)存的情況。因此，如果采用定期刪除策略的話，服務(wù)器必須根據(jù)情況，合理地設(shè)置刪除操作的執(zhí)行時長和執(zhí)行頻率。

惰性刪除策略

過期鍵的惰性刪除策略由db.c/expireIfNeeded函數(shù)實(shí)現(xiàn)，所有讀寫數(shù)據(jù)庫的Redis命令在執(zhí)行之前都會調(diào)用expireIfNeeded函數(shù)對輸入鍵進(jìn)行檢查：

如果輸入鍵已經(jīng)過期，那么expireIfNeeded函數(shù)將輸入鍵從數(shù)據(jù)庫中刪除。

如果輸入鍵未過期，那么expireIfNeeded函數(shù)不做動作。

expireIfNeeded函數(shù)就像一個過濾器，它可以在命令真正執(zhí)行之前，過濾掉過期的輸入鍵，從而避免命令接觸到過期鍵。

另外，因?yàn)槊總€被訪問的鍵都可能因?yàn)檫^期而被expireIfNeeded函數(shù)刪除，所以每個命令的實(shí)現(xiàn)函數(shù)都必須能同時處理鍵存在以及鍵不存在這兩種情況：

當(dāng)鍵存在時，命令按照鍵存在的情況執(zhí)行。

當(dāng)鍵不存在或者鍵因?yàn)檫^期而被expireIfNeeded函數(shù)刪除時，命令按照鍵不存在的情況執(zhí)行。

定期刪除策略的實(shí)現(xiàn)

過期鍵的定期刪除策略由redis.c/activeExpireCycle函數(shù)實(shí)現(xiàn)，每當(dāng)Redis的服務(wù)器周期性操作redis.c/serverCron函數(shù)執(zhí)行時，activeExpireCycle函數(shù)就會被調(diào)用，它在規(guī)定的時間內(nèi)，分多次遍歷服務(wù)器中的各個數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫的expires字典中隨機(jī)檢查一部分鍵的過期時間，并刪除其中的過期鍵。

整個過程可以用偽代碼描述如下

activeExpireCycle函數(shù)的工作模式可以總結(jié)如下：

函數(shù)每次運(yùn)行時，都從一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫中取出一定數(shù)量的隨機(jī)鍵進(jìn)行檢查，并刪除其中的過期鍵。

全局變量current_db會記錄當(dāng)前activeExpireCycle函數(shù)檢查的進(jìn)度，并在下一次activeExpireCycle函數(shù)調(diào)用時，接著上一次的進(jìn)度進(jìn)行處理。比如說，如果當(dāng)前activeExpireCycle函數(shù)在遍歷10號數(shù)據(jù)庫時返回了，那么下次activeExpireCycle函數(shù)執(zhí)行時，將從11號數(shù)據(jù)庫開始查找并刪除過期鍵。

隨著activeExpireCycle函數(shù)的不斷執(zhí)行，服務(wù)器中的所有數(shù)據(jù)庫都會被檢查一遍，這時函數(shù)將current_db變量重置為0，然后再次開始新一輪的檢查工作。

當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行在復(fù)制模式下時，從服務(wù)器的過期鍵刪除動作由主服務(wù)器控制：

主服務(wù)器在刪除一個過期鍵之后，會顯式地向所有從服務(wù)器發(fā)送一個DEL命令，告知從服務(wù)器刪除這個過期鍵。

從服務(wù)器在執(zhí)行客戶端發(fā)送的讀命令時，即使碰到過期鍵也不會將過期鍵刪除，而是繼續(xù)像處理未過期的鍵一樣來處理過期鍵

從服務(wù)器只有在接到主服務(wù)器發(fā)來的DEL命令之后，才會刪除過期鍵。

通過由主服務(wù)器來控制從服務(wù)器統(tǒng)一地刪除過期鍵，可以保證主從服務(wù)器數(shù)據(jù)的一致性，也正是因?yàn)檫@個原因，當(dāng)一個過期鍵仍然存在于主服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫時，這個過期鍵在從服務(wù)器里的復(fù)制品也會繼續(xù)存在。舉個例子，有一對主從服務(wù)器，它們的數(shù)據(jù)庫中都保存著同樣的三個鍵message、xxx和yyy，其中message為過期鍵，如圖所示。

如果這時有客戶端向從服務(wù)器發(fā)送命令GET message，那么從服務(wù)器將發(fā)現(xiàn)message鍵已經(jīng)過期，但從服務(wù)器并不會刪除message鍵，而是繼續(xù)將message鍵的值返回給客戶端，就好像message鍵并沒有過期一樣

假設(shè)在此之后，有客戶端向主服務(wù)器發(fā)送命令GET message，那么主服務(wù)器將發(fā)現(xiàn)鍵message已經(jīng)過期：主服務(wù)器會刪除message鍵，向客戶端返回空回復(fù)，并向從服務(wù)器發(fā)送DEL message命令

從服務(wù)器在接收到主服務(wù)器發(fā)來的DEL message命令之后，也會從數(shù)據(jù)庫中刪除message鍵，在這之后，主從服務(wù)器都不再保存過期鍵message了

到此，關(guān)于“Redis的過期鍵刪除策略原理是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！