Redis的过期键删除策略

设置过期时间

通过expire或者pexpire命令可以为Redis的键以秒或者毫秒级别设置生存时间（Time To Live，TTL）。在经过相应的秒或者毫秒之后，服务器会自动删除键：

redis> set msg "hello"
OK
redis> expire msg 5
(integer) 1
redis> get msg	//5秒内
"hello"
redis> get msg	//5秒后
(nil)

通过expireat或者pexpireat命令可以为Redis的键以秒或者毫秒级别设置过期时间（expire time）。过期时间是一个Unix时间戳，当键的时间戳来临，服务器会自动删除键：

redis> set msg "hello"
OK
redis> expireat msg 1562986813
(integer) 1
redis> get msg	//1562986813前
"hello"
redis> get msg	//1562986813后
(nil)

所以，Redis有四个命令来设置键的生存时间或者过期时间。

• expire <key> <ttl> 将键key的生存时间设置为ttl秒。
• pexpire <key> <ttl> 将键key的生存时间设置为ttl毫秒。
• expireat <key> <timestamp> 将键key的过期时间设置为timestamp指定的秒级时间。
• pexpireat <key> <timestamp> 将键key的过期时间设置为timestamp指定的毫秒级时间。

命令的单位和格式虽然不同，但是所有命令最终都是转换成pexpireat命令来实现的：

RedisDb使用过期字典保存了数据库中所有的过期时间

• 过期字典的键的值是一个指针，指向键空间中的某个键对象。
• 过期字典的值是一个long类型的整数，保存了所指向的键的过期时间（一个以毫秒精度的时间戳）。
  

过期键的删除策略

Redis中，过期键的删除有三种策略：

• 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是，立即执行键的删除操作。
• 惰性删除：放任过期键不管，每次从键空间获取键时，都要对该键进行检查是否过期，如果过期，则删除该键，如果没有过期，则返回该键。
• 定期删除：每隔一段时间，程序对数据库进行一次检查，删除库中的过期键。

定时删除

定时删除策略是对内存最友好的策略。通过创建定时器，保证过期键尽可能快的被删除，并释放过期键所占有的内存。

但是，定时删除策略确实对CPU最不友好的策略，如果过期键比较多，删除过期键这一行为可能占据大量的CPU时间。如果当前有大量的客户端命令请求在服务器等待处理，而且服务器内存情况并不紧张，那么服务器应该将CPU时间优先用在相应客户端命令上面，而不是用在和当前任务无关的删除过期键任务上，这样会对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。

惰性删除

惰性删除策略是对CPU时间最友好的策略，程序只会在取出键的时候才会对键做过期检验，这个策略不会在删除其他无关过期键上浪费任何CPU时间。

惰性删除的缺点是对内存最不友好，如果一个键已经过期，然而一直没有读取该键，会导致该过期键一直留在数据库当中，如果这个键一直不被删除，那它所占用的内存将永远不会被释放。如果有大量的过期键存在，而这些过期键恰好又打不到访问，那么它们将永远不会被删除，这种垃圾数据占据大量的内存，而服务器又不会主动去删除的情况，可以说是一种内存泄露了。

惰性删除策略流程：

定期删除

从上面两种删除策略来看，都存在单一使用是的明线缺陷。

• 定时删除占用太多CPU时间，影响服务器的吞吐量和相应时间。
• 惰性删除浪费太多的内存，有内存泄露的风险。

定期删除则是一种这种的策略：

• 没隔一段时间执行一次过期键的删除操作，并控制操作执行的时间和频率来减少对CPU时间的影响。
• 通过定期删除过期键，有效的减少了因过期键带来的内存浪费。

定期删除的难点：频率和时长

• 如果删除操作执行太过频繁，并且操作时间太长，定期删除则和定时删除一样，将太多的CPU时间浪费在删除过期键操作上面。
• 如果执行的太少，或者执行时间太短，定期删除则和惰性删除一样，出现内存浪费的情况。
  因此，服务器应该根据具体情况，合理的制定定期删除的频率和时长。

Redis服务器实际上使用的是惰性删除和定期删除这两种策略，通过配合，可以很好的在CPU使用时间和内存占用两个方面取得平衡。