Redis详解:Redis过期键删除策略

Redis详解:Redis过期键删除策略一、三种过期键删除策略定时删除:在设置键的过期时间的同时,创建一个定时器,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惰性删除:放任键过期不管,但是每次从键空间中获取键时,都检查取得的键是否过期,如果过期的话,就删除该键;如果没有过期,就返回该键定期删除:每隔一段时间,程序就对数据库进行一次检查,删除里面的过期键。至于要删除多个过期键,以及要检查多少个数据库,则由算法决定第一…

一、三种过期键删除策略

  • 定时删除:在设置键的过期时间的同时,创建一个定时器,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
  • 惰性删除:放任键过期不管,但是每次从键空间中获取键时,都检查取得的键是否过期,如果过期的话,就删除该键;如果没有过期,就返回该键
  • 定期删除: 每隔一段时间,程序就对数据库进行一次检查,删除里面的过期键。至于要删除多个过期键,以及要检查多少个数据库,则由算法决定

第一种和第三种为主动删除策略,而第二种则为被动删除策略

1、定时删除

定时删除策略对内存是最友好的: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地被删除,并释放过期键所占用的内存

定时删除策略的缺点是,它对CPU时间是最不友好的:在过期键比较多的情况下,删除过期键这一行为可能会占用相当一部分CPU时间

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——无序列表,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

2、惰性删除

惰性删除策略对CPU时间来说是最友好的:程序只会在取出键时才对键进行过期检查,这可以保证删除过期键的操作只会在非做不可的情况下进行,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任何CPU时间

惰性删除策略的缺点是,它对内存是最不友好的:如果一个键已经过期,而这个键又仍然保留在数据库中,那么只要这个过期键不被删除,它所占用的内存就不会释放

3、定期删除

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
  • 通过定期删除过期键,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

定期删除策略的难点是确定删除操作执行的时长和频率:

  • 如果删除操作执行得太频繁,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时间过多地消耗在删除过期键上面
  • 如果删除操作执行得太少,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

二、Redis的过期删除策略

Redis服务器实际使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

1、惰性删除策略的实现

过期键的惰性删除策略由db.c/expireIfNeeded函数实现,所有读写数据库的Redis命令在执行之前都会调用expireIfNeeded函数对输入键进行检查:

  • 如果输入键已经过期,那么expireIfNeeded函数将输入键从数据库中删除
  • 如果输入键未过期,那么expireIfNeeded函数不做动作

在这里插入图片描述

2、定期删除策略的实现

过期键的定期删除策略由redis.c/activeExpireCycle函数实现,每当Redis的服务器周期性操作redis.c/serverCron函数执行时,activeExpireCycle函数就会被调用,它在规定的时间内,分多次遍历服务器中的各个数据库,从数据库的expires字典中随机检查一部分键的过期时间,并删除其中的过期键

activeExpireCycle函数的工作模式:

  • 函数每次运行时,都会从一定数量的数据库中取出一定数量的随机键进行检查,并删除其中的过期键
  • 有一个全局变量current_db会记录当前activeExpireCycle函数检查的进度,并在下一次activeExpireCycle函数调用时,接着上一次的进度进行处理
  • 随着activeExpireCycle函数的不断执行,服务器中的所有数据库都会被检查一遍,这时函数将current_db变量重置为0,然后再次开始新一轮的检察工作

三、AOF、RDB和复制功能对过期键的处理

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

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:

  • 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
  • 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,所以一般来说,过期键在载入RDB文件的从服务器也不会造成影响

3、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文件追加一个DEL命令,来显式地记录该键已被删除

4、AOF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

5、复制

当服务器运行在复制模式下时,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之后,会显示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,即使碰到过期键也不会将过期键删除,而是继续处理未过期的键一样来处理过期键
  • 从服务器只有在接到主服务器发来的DEL命令之后,才会删除过期键

通过由主服务器来控制从服务器统一地删除过期键,可以保证主从服务器数据的一致性,也正是因为这个原因,当一个过期键仍然存在于主服务器的数据库时,这个过期键在从服务器里的复制品也会继续存在

有一对主从服务器,它们的数据库中都保存着同样的三个键message、xxx和yyy,其中message为过期键

在这里插入图片描述

如果这时有客户端向从服务器发送命令GET message,那么从服务器将发现message键已经过期,但从服务器并不会删除message键,而是继续将message键的值返回给客户端,就好像message键并没有过期一样

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假设在此之后,有客户端向主服务器发送命令GET message,那么主服务器将发现键message已经过期:主服务器会删除message键,向客户端返回空回复,并向从服务器发送DEL message命令

在这里插入图片描述

从服务器在接收到主服务器发来的DEL message命令之后,也会从数据库中删除message键,在这之后,主从服务器都不再保存过期键message了

在这里插入图片描述

今天的文章Redis详解:Redis过期键删除策略分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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