redis的超时删除策略

 

这个问题有三种可能的答案，它们分别代表了三种不同的删除策略：

·定时删除：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器（timer），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。

·惰性删除：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。

·定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。

在这三种策略中，第一种和第三种为主动删除策略，而第二种则为被动删除策略。

　定时删除

定时删除策略对内存是最友好的：通过使用定时器，定时删除策略可以保证过期键会尽可能快地被删除，并释放过期键所占用的内存。

另一方面，定时删除策略的缺点是，它对CPU时间是最不友好的：在过期键比较多的情况下，删除过期键这一行为可能会占用相当一部分CPU时间，在内存不紧张但是CPU时间非常紧张的情况下，将CPU时间用在删除和当前任务无关的过期键上，无疑会对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。

例如，如果正有大量的命令请求在等待服务器处理，并且服务器当前不缺少内存，那么服务器应该优先将CPU时间用在处理客户端的命令请求上面，而不是用在删除过期键上面。

除此之外，创建一个定时器需要用到Redis服务器中的时间事件，而当前时间事件的实现方式——无序链表，查找一个事件的时间复杂度为O（N）——并不能高效地处理大量时间事件。

因此，要让服务器创建大量的定时器，从而实现定时删除策略，在现阶段来说并不现实。

　惰性删除

惰性删除策略对CPU时间来说是最友好的：程序只会在取出键时才对键进行过期检查，这可以保证删除过期键的操作只会在非做不可的情况下进行，并且删除的目标仅限于当前处理的键，这个策略不会在删除其他无关的过期键上花费任何CPU时间。

惰性删除策略的缺点是，它对内存是最不友好的：如果一个键已经过期，而这个键又仍然保留在数据库中，那么只要这个过期键不被删除，它所占用的内存就不会释放。

在使用惰性删除策略时，如果数据库中有非常多的过期键，而这些过期键又恰好没有被访问到的话，那么它们也许永远也不会被删除（除非用户手动执行FLUSHDB），我们甚至可以将这种情况看作是一种内存泄漏——无用的垃圾数据占用了大量的内存，而服务器却不会自己去释放它们，这对于运行状态非常依赖于内存的Redis服务器来说，肯定不是一个好消息。

举个例子，对于一些和时间有关的数据，比如日志（log），在某个时间点之后，对它们的访问就会大大减少，甚至不再访问，如果这类过期数据大量地积压在数据库中，用户以为服务器已经自动将它们删除了，但实际上这些键仍然存在，而且键所占用的内存也没有释放，那么造成的后果肯定是非常严重的。

定期删除

从上面对定时删除和惰性删除的讨论来看，这两种删除方式在单一使用时都有明显的缺陷：

·定时删除占用太多CPU时间，影响服务器的响应时间和吞吐量。

·惰性删除浪费太多内存，有内存泄漏的危险。

定期删除策略是前两种策略的一种整合和折中：

·定期删除策略每隔一段时间执行一次删除过期键操作，并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时间的影响。

·除此之外，通过定期删除过期键，定期删除策略有效地减少了因为过期键而带来的内存浪费。

定期删除策略的难点是确定删除操作执行的时长和频率：

·如果删除操作执行得太频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除策略，以至于将CPU时间过多地消耗在删除过期键上面。

·如果删除操作执行得太少，或者执行的时间太短，定期删除策略又会和惰性删除策略一样，出现浪费内存的情况。

因此，如果采用定期删除策略的话，服务器必须根据情况，合理地设置删除操作的执行时长和执行频率。

 

 

 

过期键的定期删除策略由redis.c/activeExpireCycle函数实现，每当Redis的服务器周期性操作redis.c/serverCron函数执行时，activeExpireCycle函数就会被调用，它在规定的时间内，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。

整个过程可以用伪代码描述如下：

---

# 
默认每次检查的数据库数量
DEFAULT_DB_NUMBERS = 16
# 
默认每个数据库检查的键数量
DEFAULT_KEY_NUMBERS = 20
# 
全局变量，记录检查进度
current_db = 0
def activeExpireCycle():
    # 
初始化要检查的数据库数量
    # 
如果服务器的数据库数量比 DEFAULT_DB_NUMBERS 
要小
    # 
那么以服务器的数据库数量为准
    if server.dbnum < DEFAULT_DB_NUMBERS:
        db_numbers = server.dbnum
    else:
        db_numbers = DEFAULT_DB_NUMBERS
    # 
遍历各个数据库
    for i in range(db_numbers):
        # 
如果current_db
的值等于服务器的数据库数量
        # 
这表示检查程序已经遍历了服务器的所有数据库一次
        # 
将current_db
重置为0
，开始新的一轮遍历
        if current_db == server.dbnum:
            current_db = 0
        # 
获取当前要处理的数据库
        redisDb = server.db[current_db]
        # 
将数据库索引增1
，指向下一个要处理的数据库
        current_db += 1
        # 
检查数据库键
        for j in range(DEFAULT_KEY_NUMBERS):
            # 
如果数据库中没有一个键带有过期时间，那么跳过这个数据库
            if redisDb.expires.size() == 0: break
            # 
随机获取一个带有过期时间的键
            key_with_ttl = redisDb.expires.get_random_key()
            # 
检查键是否过期，如果过期就删除它
            if is_expired(key_with_ttl):
                delete_key(key_with_ttl)
            # 
已达到时间上限，停止处理
            if reach_time_limit(): return

---

activeExpireCycle函数的工作模式可以总结如下：

·函数每次运行时，都从一定数量的数据库中取出一定数量的随机键进行检查，并删除其中的过期键。

·全局变量current_db会记录当前activeExpireCycle函数检查的进度，并在下一次activeExpireCycle函数调用时，接着上一次的进度进行处理。比如说，如果当前activeExpireCycle函数在遍历10号数据库时返回了，那么下次activeExpireCycle函数执行时，将从11号数据库开始查找并删除过期键。

·随着activeExpireCycle函数的不断执行，服务器中的所有数据库都会被检查一遍，这时函数将current_db变量重置为0，然后再次开始新一轮的检查工作。