redis过期策略

    我们使用redis的时候一般会设置过期时间；

    redis设置过期时间：

    expire 只针对顶级key有效，即哈希结构不支持过期（value为hash结构的时候，不能对hash中的某一部分进行过期设置）；

    expire key time(以秒为单位)--这是最常用的方式；

    setex(String key, int seconds, String value)--字符串独有的方式  ；

    拓展：

    1. 除了字符串自己独有设置过期时间的方法外，其他方法都需要依靠expire方法来设置时间

    2. 如果没有设置过期时间，那缓存就是永不过期

    3. 如果设置了过期时间，之后又想让缓存永不过期，使用persist key

 

    当设置了过期时间，redis是如何判断是否过期，以及根据什么策略来进行删除的？redis一般通过三种策略来实现过期删除；

删除策略总结：

（1）定时删除：在设置key的过期时间的同时，为该key创建一个定时器，在时间到了时候，服务器立刻对键进行删除；

• 过期键能尽可能被删除，并释放内存（内存可以被尽快释放）；
• 在过期键比较多的情况下，删除操作可能会占用一部分CPU时间。当内存不紧张而CPU非常紧张的情况下，会对服务器响应时间和吞吐量造成影响；
• 定时器的创建耗时，若为每一个设置过期时间的key创建一个定时器（将会有大量的定时器产生），性能影响严重；

       注：当大量请求等待服务器处理时，服务器应该优先处理请求而不是删除过期键。另外，创建定时器需要用到时间事件(由无序链表实现)，以至于查找一个事件的时间复杂度为O（N），并不能高效的处理大量时间事件；

（2）惰性删除：每次从键空间获取键时（每次通过key获取值的时候），都检查是否过期，过期则删除并返回null，未过期，则返回该键；

• 只有取出键时才对其进行过期检查，不会删除其他键，不会花费CPU太多时间。若一个键早已过期，但一直未被取到，它便会一直占用内存。若有大量的未被访问的键，而服务器又不会主动释放，就会造成大量的内存浪费。

（3）定期删除：每隔一段时间删除里面的过期键；

• 每隔一段时间删除过期键，减少了对cpu占用时间的影响；
• 也有效的减少了过期键过多而造成的内存浪费；
• 删除操作执行的时长和频率。既不能太频繁也不能太稀疏，需合理设置；

 

注释：memcached只是用了惰性删除，而redis同时使用了惰性删除与定期删除，这也是二者的一个不同点（可以视为redis优于memcached的一点）；

对于惰性删除而言，并不是只有获取key的时候才会检查key是否过期，在某些设置key的方法上也会检查

（eg.setnx key2 value2：该方法类似于memcached的add方法，如果设置的key2已经存在，那么该方法返回false，什么都不做；如果设置的key2不存在，那么该方法设置缓存key2-value2。假设调用此方法的时候，发现redis中已经存在了key2，但是该key2已经过期了，如果此时不执行删除操作的话，setnx方法将会直接返回false，也就是说此时并没有重新设置key2-value2成功，所以对于一定要在setnx执行之前，对key2进行过期检查）。

 

Redis采用的过期策略：

       惰性删除+定期删除

       惰性删除流程：

• 在进行get或setnx等操作时，先检查key是否过期；
• 若过期，删除key，然后执行相应操作；
•  若没过期，直接执行相应操作；

        定期删除流程（简单而言，对指定个数个库的每一个库随机删除小于等于指定个数个过期key）：

• 遍历每个数据库（就是redis.conf中配置的"database"数量，默认为16）
• 检查当前库中的指定个数个key（默认是每个库检查20个key，注意相当于该循环执行20次，循环体是下边的描述）

• 如果当前库中没有一个key设置了过期时间，直接执行下一个库的遍历
• 随机获取一个设置了过期时间的key，检查该key是否过期，如果过期，删除key
• 判断定期删除操作是否已经达到指定时长，若已经达到，直接退出定期删除。

 

    对于定期删除，在程序中有一个全局变量current_db来记录下一个将要遍历的库，假设有16个库，我们这一次定期删除遍历了10个，那此时的current_db就是11，下一次定期删除就从第11个库开始遍历，假设current_db等于15了，那么之后遍历就再从0号库开始（此时current_db==0）

 

    在实际中，如果我们要自己设计过期策略，在使用惰性删除+定期删除时，控制时长和频率这个尤为关键，需要结合服务器性能，已经过并发量等情况进行调整，以致最佳。

 

redis中的过期键设置命令：

• SETEX命令：在设置一个字符串的同时为键设置过期时间，只针对数据类型为String的K-V。
• TTL和PTTL命令：接受一个带生存时间或者过期时间的键，返回这个键的剩余时间。
• EXPIRE ：将key生存时间设置为ttl秒。
• PEXPIRE：将key生存时间设置为ttl毫秒。
• EXPIREAT ：将键key的过期时间设置为timestamp所指定的秒数时间戳；
• PEXPIREAT： 将键key的过期时间设置为timestamp所指定的豪秒数时间戳；

redis定期删除策略详述：

    过期键的定期删除策略由redis.c/activeExpireCycle函数实现 ；

• 函数每次运行时，都从一定数量的数据库（redis）中取出一定数量的随机键检查，并删除过期键；
• 全局变量current_db会记录当前函数的检查进度，在下一次调用时，接着上次的进度处理。如果当前函数遍历10号（redis）数据库返回了，下次就会从11号开始；
• 随着函数的执行，所有数据库都被检查一遍后，全局变量current_db会置为0，然后重新开始；

复制功能下如何处理：

    主从复制模式下，过期键的删除由主服务器控制；

• 主服务删除一个过期键后，会显示的向从服务器发送DEL命令，告知删除该键；
• 从服务器只有接收到主服务器发送来的DEL命令，才会删除过期键。否则不会删除，并且像正常键一样处理；保持数据的一致性；

RDB和AOF时如何处理过期键：

RDB 

• 以主服务器模式运行，在载入RDB文件时，未过期的键才会被载入，过期键被忽略；
• 以从服务器模式运行，所有键都将载入；

AOF写入

• 若某键已过期，程序会向AOF文件追加一条DEL，来显示删除；

AOF重写

• 已过期的键不会保存到重写的AOF文件中；