彻底理解Redis有效期问题

本文详细介绍了Redis中过期键的管理方式,包括过期时间的设置与刷新、永久有效期的设定、过期时间受命令的影响、过期时间的精度、外界因素对过期时间的影响、过期键的淘汰机制以及在复制AOF文件时如何处理过期键等内容。

EXPIRE key seconds
起始版本:1.0.0
时间复杂度:O(1)
返回值:1 如果成功设置过期时间;0 如果key不存在或者不能设置过期时间。
为给定 key设置生存时间,当 key过期时(生存时间为 0),它会被自动删除。

1.过期时间跟着key走,与值无关
在Redis中,带有过期时间的key被称为『易失的』(volatile)。 过期时间可以通过使用 DEL命令来删除整个key来移除,或者被 SET和 GETSET命令覆写(overwrite),这意味着,如果一个命令只是修改(alter)一个带过期时间的 key的值而不是用一个新的 key值来代替(replace)它的话,那么过期时间不会被改变。比如说,对一个 key执行 INCR命令,对一个列表进行 LPUSH命令,或者对一个哈希表执行 HSET命令,这类操作都不会修改 key本身的过期时间。

2.设置永久有效期
使用PERSIST命令可以清除超时,使其变成一个永久的key。

3.rename命令对有效期影响
如果key被RENAME命令修改,相关的超时时间会转移到新key上面。
如果key被RENAME命令修改,比如原来就存在Key_A,然后调用RENAME Key_B Key_A命令,这时不管原来Key_A是永久的还是设置为超时的,都会由Key_B的有效期状态覆盖。

4.刷新过期时间
对已经有过期时间的key执行EXPIRE操作,将会更新它的过期时间。

5.过期精度
在 Redis 2.4 及以前版本,过期期时间可能不是十分准确,有0-1秒的误差。
从 Redis 2.6 起,过期时间误差缩小到0-1毫秒。

6.外界因素对过期时间影响
Keys的过期时间使用Unix时间戳存储(从Redis 2.6开始以毫秒为单位)。这意味着即使Redis实例不可用,时间也是一直在流逝的。
要想过期的工作处理好,计算机必须采用稳定的时间。 如果你将RDB文件在两台时钟不同步的电脑间同步,有趣的事会发生(所有的 keys装载时就会过期)。
即使正在运行的实例也会检查计算机的时钟,例如如果你设置了一个key的有效期是1000秒,然后设置你的计算机时间为未来2000秒,这时key会立即失效,而不是等1000秒之后。

7.Redis如何淘汰过期的keys
Redis keys过期有两种方式:被动和主动方式。
当一些客户端尝试访问它时,key会被发现并主动的过期。
当然,这样是不够的,因为有些过期的keys,永远不会访问他们。无论如何,这些keys应该过期,所以定时随机测试设置keys的过期时间。所有这些过期的keys将会删除。
具体就是Redis每秒10次做的事情:
1).测试随机的20个keys进行相关过期检测。
2).删除所有已经过期的keys。
3).如果有多于25%的keys过期,重复步奏1.
这是一个平凡的概率算法,基本上的假设是,我们的样本是这个密钥控件,并且我们不断重复过期检测,直到过期的keys的百分比低于25%,这意味着,在任何给定的时刻,最多会清除1/4的过期keys。

8.在复制AOF文件时如何处理过期
为了获得正确的行为而不牺牲一致性,当一个key过期,DEL将会随着AOF文字一起合成到所有附加的slaves。在master实例中,这种方法是集中的,并且不存在一致性错误的机会。
然而,当slaves连接到master时,不会独立过期keys(会等到master执行DEL命令),他们任然会在数据集里面存在,所以当slave当选为master时淘汰keys会独立执行,然后成为master。

### Redis分布式锁看门狗续租实现方式 在使用Redis作为分布式锁的场景中,为了防止因网络延迟或其他异常情况导致锁提前过期而引发数据不一致问题,通常会引入一种称为“看门狗”的机制来动态延长锁的有效时间。以下是关于如何在Redis分布式锁中实现看门狗续租的具体说明: #### 1. 锁的初始化与设置初始有效时间 当客户端成功获取到锁时,会在Redis中存储一个键值对,其中键表示锁的名字,值则可能包含一些额外的信息(如加锁者的唯一标识)。同时,需要为这个键设置一个有限的生命周期(TTL),以确保即使发生意外崩溃也能最终释放锁。 ```python import redis from time import sleep client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0) def acquire_lock(lock_name, client_id, timeout): end_time = time.time() + timeout while time.time() < end_time: result = client.set(lock_name, client_id, nx=True, ex=int(timeout)) if result: return True return False ``` 上述代码片段展示了如何尝试获取一个带有指定超时期限的锁[^1]。 #### 2. 启动看门狗定时器进行自动续期 一旦获得锁之后,在业务逻辑处理期间,可以通过启动一个后台线程或者调度任务定期调用`renewExpiration()`函数刷新锁的时间戳,从而避免其因为超过设定的最大持有期限而被误删除。 ```java private ScheduledFuture<?> schedule; // 设置续约时间为当前剩余有效期的一半 long initialDelay = Math.max(leaseTime / 3L, 1); schedule = scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> { try { RLock rLock = redissonClient.getLock(lockName); ((RedissonLock) rLock).forceRenewLock(); } catch (Exception e) {} }, initialDelay, leaseTime / 3L, TimeUnit.MILLISECONDS); ``` 此部分Java伪代码体现了基于Redisson库实现的锁续费过程[^4]。这里值得注意的是,默认情况下每次都会将锁重新设定了一个新的固定长度的生存期而不是简单叠加原有值之上。 #### 3. 解锁阶段清理资源并停止看门狗 最后一步是在完成工作负载后正常解锁之前记得终止任何正在进行中的轮询活动以及清除关联的数据结构比如EXPIRATION_RENEWAL_MAP条目等动作以便彻底结束整个流程控制链路恢复正常状态不再占用不必要的计算能力消耗。 ```java public boolean unlock() { Boolean res = connection.sync(new UnlockCommand(...)); EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(getEntryName()); return res != null && res; } ``` 上面摘录自官方文档的例子清楚地表明了解开一把由Redisson管理着的RLock实例之时所做的内部操作之一就是从映射表里剔除对应记录项的动作[^3]。 ### 总结 综上所述,利用Redis构建支持看守犬功能的分布型锁定解决方案不仅能够保障系统的稳定性还能提升用户体验满意度水平。它主要依赖于合理配置参数配合高效算法达成目标效果的同时兼顾性能考量因素做出最佳权衡决策方案设计思路清晰明了易于理解和维护升级迭代版本兼容性强适应范围广泛适用多种实际应用场景需求变化灵活调整优化空间大潜力无限值得深入研究探讨学习借鉴推广普及应用价值极高前景光明未来可期!
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