Redis——》过期删除策略

电玩女神 2024-03-31 10:10 59阅读 0赞

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#### Redis——》过期删除策略 ####

*  一、过期删除策略
 *   *  1、定时删除
     *  2、惰性删除
     *  3、定期删除
 *  二、Redis过期删除策略
 *   *  1、定期删除
     *   *  （1）设置执行时间间隔
         *  （2）执行过程
     *  2、惰性删除
 *  三、RDB对过期键的处理（开启RDB持久化）
 *   *  1、生成RDB文件
     *  2、载入RDB文件
     *   *  （1）如果服务器以主服务器模式运行
         *  （2）如果服务器以从服务器模式运行
 *  四、AOF对过期键的处理（开启AOF持久化）
 *   *  1、AOF文件写入
     *  2、AOF文件重写
 *  五、复制功能对过期键的处理

## 一、过期删除策略 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"><strong>策略</strong></th> 
   <th align="left"><strong>定时删除</strong></th> 
   <th align="left"><strong>惰性删除</strong></th> 
   <th align="left"><strong>定期删除</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">描述</td> 
   <td align="left">设置key过期时间时，创建一个定时器，让定时器在该过期时间到来时，立即执行对其进行删除的操作。</td> 
   <td align="left">当需要key时，首先检查是否过期，如果过期就删掉，反之返回值。</td> 
   <td align="left">每隔一段时间，对key进行检查，删除里面过期的key。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">优点</td> 
   <td align="left">对内存最友好</td> 
   <td align="left">对cpu最友好</td> 
   <td align="left">对内存友好<br>对cpu友好</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">缺点</td> 
   <td align="left">对cpu不友好</td> 
   <td align="left">对内存不友好</td> 
   <td align="left">难以确定删除操作执行的时长和频率</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 1、定时删除 ###

*  优点：对内存最友好（key只要过期就能立即从内存中删除）
 *  缺点：对CPU最不友好（在过期键比较多的时候，删除过期键会占用一部分 CPU 时间，对服务器的响应时间和吞吐量造成影响）

### 2、惰性删除 ###

*  优点：对 CPU最友好（只在使用该键时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查）
 *  缺点：对内存不友好（如果一个键已经过期，但是一直没有使用，那么该键就会一直存在内存中，如果数据库中有很多这种使用不到的过期键，这些键便永远不会被删除，内存永远不会释放，从而造成内存泄漏）

### 3、定期删除 ###

*  优点：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 的影响，也能有效释放过期键占用的内存。
 *  缺点：

1）难以确定删除操作执行的时长和频率

> 如果执行频率高：和定时删除一样，对CPU不友好  
> 如果执行频率低：和惰性删除一样，对内存不友好

2）在获取某个键时，如果某个键的过期时间已经到了，但是还没执行定期删除，那么就会返回这个键的值，这是个严重的错误

## 二、Redis过期删除策略 ##

Redis的过期删除策略 = **惰性删除** \+ **定期删除**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>过期删除策略</strong></th> 
   <th><strong>处理方式</strong></th> 
   <th><strong>实现函数</strong></th> 
   <th align="left"><strong>描述</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>惰性删除</td> 
   <td>零散</td> 
   <td>db.c/expireIfNeeded</td> 
   <td align="left">当key被访问时，调用函数检查key是否过期，如果过期则删除，否则继续执行实际命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>定期删除</td> 
   <td>集中</td> 
   <td>redis.c/activeExpireCycle</td> 
   <td align="left">每隔一段时间，随机检查设置了过期的key并删除已过期的key</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 1、定期删除 ###

> Redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，以后会定时遍历这个字典来删除到期的 key。

#### （1）设置执行时间间隔 ####

# 每秒执行次数
    hz 10
    
    # 默认值：10
    # 取值范围：1~500，建议不超过100，只有在请求延时非常低的情况下可以将值提升到100

> **Q：单线程的redis，如何知道要运行定时任务？**  
> A：Redis 的定时任务会记录在一个称为最小堆的数据结构中。这个堆中，最快要执行的任务排在堆的最上方。在每个循环周期，Redis 都会将最小堆里面已经到点的任务立即进行处理。处理完毕后，将最快要执行的任务还需要的时间记录下来，这个时间就是接下来处理客户端请求的最大时长，若达到了该时长，则暂时不处理客户端请求而去运行定时任务。

#### （2）执行过程 ####

Redis 默认会每秒进行10次过期扫描，但并不是遍历过期字典中所有的 key，而是采用了一种简单的贪心策略。

1.  从过期字典中随机 20 个 key；
2.  删除这 20 个 key 中已经过期的 key；
3.  如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1。

> 为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时间的上限，默认不会超过 25ms。

### 2、惰性删除 ###

![在这里插入图片描述][a05ef4a673a8411fbef1e2916ffca2ef.png_pic_center]

## 三、RDB对过期键的处理（开启RDB持久化） ##

### 1、生成RDB文件 ###

持久化命令：`save、bgsave`  
程序会对数据库中的键进行检查，未过期键会保存到RDB文件，已过期键则忽略。

### 2、载入RDB文件 ###

#### （1）如果服务器以主服务器模式运行 ####

程序会对文件中的键进行检查，未过期键会被载入到数据库中，过期键则忽略。

#### （2）如果服务器以从服务器模式运行 ####

文件中的所有键，不论是否过期，都会被载入到数据库中。（过期键会通过与主服务器同步而删除）

## 四、AOF对过期键的处理（开启AOF持久化） ##

### 1、AOF文件写入 ###

持久化命令：`rewriteaof 、bgrewriteaof`  
当过期键被惰性删除或者定期删除后，程序会向AOF文件追加一条DEL命令，显式记录该键已被删除。

> **Q：客户端访问已经过期的键，服务器如何处理？**  
> A：服务器将执行以下3个动作：
> 
> 1、从数据库中删除该键  
> 2、追加一条DEL命令到AOF文件  
> 3、向客户端返回空

### 2、AOF文件重写 ###

程序会对数据库中的键进行检查，未过期键会保存到重写后的AOF文件，过期键则忽略。

## 五、复制功能对过期键的处理 ##

**在主从复制模式下，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后，会显式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，即使发现该键已过期也不会删除该键，照常返回该键的值。
 *  从服务器只有接收到主服务器发送的DEL命令后，才会删除过期键。

[Java]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/84788317
[Mysql]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/88667709
[Redis]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/127966762
[Spring]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/124900806
[SpringBoot]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/84788714
[MyBatis_MyBatis-Plus]: https://blog.csdn.net/weixin_43453386/article/details/84788053
[a05ef4a673a8411fbef1e2916ffca2ef.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/e5611c8185404f8c81533de0217f24cf.png