《Redis设计与实现》第九章总结二：过期键相关操作
继《Redis设计与实现》第九章总结一：数据库相关操作实现
1.6 服务器保存键的生存时间和过期时间的实现方法
1.6.1 概述
客户端使用EXPIRE或PEXPIRE命令可以以秒或毫秒精度为数据库的某个键设置生存时间(TTL)；
经过指定时间后，服务器会自动删除生存时间为0的键
EXPIREAT或PEXPIREAT命令则以秒或毫秒精度为数据库的某个键设置过期时间(expire time)，SETEX命令则只针对字符串键；
当键的过期时间来临时，服务器会自动从数据库中删除这个键
TTL和PTTL命令接受一个带有生存时间或者过期时间的键，返回这个键的剩余生存时间，即返回距离这个键被服务器删除还有多长时间
1.6.2 设置生存/过期时间
有四个不同命令可以设置键的生存时间(键可以存在多久，如5秒之后)或过期时间(键什么时候会被删除，如1377257300这个时间点被删除)：
EXPIRE/PEXPIRE/EXPIREAT这三个命令都是由第四个命令PEXPIREAT命令实现的，最终转化之后的执行效果都和执行PEXPIREAT命令一样
EXPIRE：先转化为PEXPIRE，再由PEXPIRE转化为PEXPIREAT：
EXPIRE转化为PEXPIRE：
PEXPIRE转化为PEXPIREAT：生存时间转化为过期时间，获取当前时间，加上生存时间即可
EXPIREAT转化为PEXPIREAT：
总结：
1.6.3 保存过期时间
redisDb结构的expired字典保存了所有键的过期时间，此字典被称为过期字典
过期字典键值对含义：键是一个指针，指向键空间中的某个键对象，值是一个long long类型的整数，保存了键所指向的数据库键的过期时间——一个毫秒精度的UNIX时间戳
例子：
注意：上图为了展示方便，出现了两次book键和alphabet键，实际上键空间的键和过期字典的键都会指向同一个键对象，不会出现重复，浪费空间
保存：客户端使用PEXPIREAT命令（或其他三个会转换成PEXPIREAT命令的命令）
伪代码实现PEXPIREAT：
1.6.4 移除过期时间
PERSIST命令可以移除一个键的过期时间
伪代码实现PERSIST：
1.6.5 计算并返回剩余生存时间
TTL以秒为单位返回键的剩余生存时间，PTTL则以毫秒返回
伪代码实现PTTL、TTL：核心是过期时间减去当前时间
1.6.6 过期键的判定
- 方法
1.检查给定键是否存在于过期字典：如果存在，那么取得键的过期时间
2.检查当前UNIX时间戳是否大于键的过期时间：如果是的话，那么键已经过期，否则的话，键未过期
也可以直接通过TTL判定，实际中用的是上面的方法，因为直接访问字典比执行一个命令稍微快一些
伪代码is_expired：
1.7 过期键的删除/处理策略
删除策略分三种：定时删除、惰性删除、定期删除
1.7.1 定时删除
含义：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
优点：对内存友好
缺点：对CPU不友好。删除键比较耗时，且创建一个定时器需要触发时间事件，而时间事件的实现方式为无序链表，查找一个事件的事件复杂度为O(N)，每次创建都要执行一次O(N)，较慢
1.7.2 惰性删除
含义：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
优点：CPU友好，保证了删除只会在非做不可的情况下进行，且仅限于当前键
缺点：内存不友好，可能会造成一种内存泄露：可能有大量的过期键不被访问，则一直不会被清除，如日志键
1.7.3 定期删除
含义：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除过期键；由算法来决定要删除多少过期键，检查多少个数据库
注意：是定时删除和惰性删除的一种折中
难点：如何确定删除操作执行的时长和频率。太频繁或太长，则退化成定时删除策略；太少或太短，则退化成惰性删除策略
1.7.4 Redis过期键删除策略
Redis使用惰性删除和定期删除的配合，在CPU和内存之间取得平衡
1.7.4.1 惰性删除策略的实现
db.c/expireIfNeeded函数实现，进行读写操作时，都会先调用此函数对输入键进行检查：
思想：过滤器
注：因为每个键都可能被访问且因为键过期被删除，每个被访问的键都必须能够同时处理键存在以及键不存在两种情况，键存在时，则按存在的情况执行；不存在时，则按不存在的情况执行，如返回空回复
1.7.4.2 定期删除策略的实现
redis.c/activeExpireCycle函数实现，当周期性操作redis.c/serverCron函数执行时，activeExpireCycle就会被调用，此函数在规定的时间内，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
1.7.5 AOF、RDB和复制功能对过期键的处理
1.7.5.1 RDB处理
- 生成RDB文件时
执行SAVE/BGSAVE命令创建一个新的RDB文件时，程序会检查键，已过期的键不会被保存到新创建的RDB文件中
- 载入RDB文件时
启动Redis服务器时，如果开启了RDB功能，那么服务器将对RDB文件进行载入，分为主服务器和从服务器模式：
注意：如上图所说，主从服务器在进行数据同步时，从服务器数据库会被清空
1.7.5.2 AOF处理
- AOF文件写入时
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；若被惰性删除或定期删除，程序会向AOF文件追加(append)一条DEL命令，来显示地记录该键已被删除
例子：GET message，该message已过期
- AOF重写时
类似生成RDB文件：执行AOF重写的过程中，程序会检查键，已过期的键不会被保存到重写后的AOF文件中
1.7.5.3 复制处理
服务器运行在此模式下时，从服务器的过期键删除策略由主服务器控制，保证主从服务器的数据一致性：
