Redis学习—过期机制

最新推荐文章于 2025-02-17 15:09:59 发布
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分类专栏： Redis 文章标签： redis java 数据库 缓存 python
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本节我们来讲一下Redis的过期机制

Redis经常用作缓存，很多都是临时缓存，比如验证码等session信息，我们希望它们能在一定时间内自动销毁。Redis提供了一些对key设置过期时间的命令。

一、过期字典

Redis对存储值的过期处理实际上是对键（key）设置过期时间，然后到期自动删除这个键。

我们要知道在redis数据库的结构设计中，是采用expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，被称为过期字典

  • 过期字典的键是一个指针，指向键空间中的某个键对象（设置过期时间的键对象）
  • 过期字典的值是一个long long 类型的整数，保存了一个毫秒精度UNIX时间戳的过期时间

当一个数据库键设置过期时间时，服务器会在过期字典中关联指定的数据库键和过期时间

二、设置键的过期时间

设置数据库键的过期时间有以下几种命令：

  • EXPIRE key time 设置生存时间为time秒

  • PEXPIRE key time 设置生存时间为time 毫秒

  • EXPIREAT key timestamp 设置过期时间为timestamp指定的时间戳

  • PEXPIREAT key timestamp 设置过期时间，单位为毫秒

键的生存时间 = 过期时间 - 当前时间

上面的四条命令最终都会转换为PEXPIREAT命令来实际实现

EXPIRE -->PEXPIRE–>PEXPIREAT

EXPIREAT -->PEXPIREAT

还有一种SETEX key "seconds" "value"专门用于给字符串键设置过期时间

  • TTL key 获取key的过期时间（秒）
  • PTTL key 获取key的过期时间（毫秒）

三、 过期键删除策略

我们根据过期时间来判断一个键是否过期，如果一个键过期了，那么它什么时候被删除呢？Redis提供三种不同的删除策略：

  • 定时删除：在设置键的过期时间同时，创建一个定时器timer，过期时间来临时，就立马删除
  • 惰性删除：放任过期时间不管，只有当每次从键空间获取键时，检查是否过期，如果过期就删除该键；没有过期就返回该键
  • 定期删除：每隔一段时间，程序对数据库进行一次检查，删除里面的过期键

定时删除的缺点：对CPU时间是不友好的，在过期键较多的情况下，删除过期键可能会占用相当一部分CPU时间，而且创建定时器很耗时，但它又是对内存是最友好的。

惰性删除的缺点：对内存不友好的，因为过期的键会保留在数据库中，只要是过期键不被删除，它所占用的空间就不会释放。

定期删除的难点就是确定删除操作执行的时长和频率。

四、Redis采用的过期删除策略

惰性删除+定期删除

  • 惰性删除：

    在读写数据库的Redis命令之前会执行调用expireIfNeeded函数对输入键进行检查：

    • 如果输入键已经过期，那么expireIfNeeded函数会将输入键删除
    • 如果未过期就不动作

    而且在之前还要检查键是否存在

  • 定期删除：

    遍历各个数据库（默认数据库的数量是16），检查当前库中的指定数量的key（默认每个库检查20个key）

    • 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检查
    • 随机获取一个带有过期时间的键，如果已经过期，就删除它
    • 判断是否已达到时间上限，停止

五、RDB对过期key的处理

过期key对RDB没有任何影响

  • 从内存数据库持久化数据到RDB文件
    • 持久化key之前，会检查是否过期，过期的key不进入RDB文件
  • 从RDB文件恢复数据到内存数据库
    • 数据载入数据库之前，会对key先进行过期检查，如果过期，不导入数据库（主库情况）

六、AOF对过期key的处理

过期key对AOF没有任何影响

  • 从内存数据库持久化数据到AOF文件：
    • 当key过期后，还没有被删除，此时进行执行持久化操作（该key是不会进入aof文件的，因为没有发生修改命令）
    • 当key过期后，在发生删除操作时，程序会向aof文件追加一条del命令（在将来的以aof文件恢复数据的时候该过期的键就会被删掉）
  • AOF重写
    • 重写时，会先判断key是否过期，已过期的key不会重写到aof文件

【最后欢迎大家来我的博客skiron.xyz来玩，一起学习进步！！！】

深入学习 Redis - 全局命令、过期策略如何实现、高效定时器原理
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Ps：网上经常有种错误的说法：" redis 中采用定时器的方式来实现过期 key 删除"，实际上是没有的，这也很难考证，个人猜测是："基于定时器实现，势必就要引入多线程了（基于优先级队列或者时间轮实现），而 redis 早期版本就是奠定了点线程的基调，多线程的引入就打破了作者的初衷~"expire 的作用是给指定的 key 设置过期时间，单位是秒， 但是对于计算机来说，秒是一个很长的时间，因此也可以使用 pexpire ，这是毫秒级别的，超过这个时间的值，就会被自动删除.
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