其他数据库 2023-06-15

Redis实现高效的过期淘汰策略（Redis的过期淘汰策略）

Redis：实现高效的过期淘汰策略

Redis是一种高性能的键值对存储系统，被广泛应用于各种场景中。Redis提供了多种过期策略，使得用户可以根据实际需求选择适合自身的过期淘汰策略。本文将介绍Redis常用的几种过期策略以及如何实现高效的过期淘汰策略。

Redis常用的过期策略：

1. 定时过期策略：Redis将所有的key存储到一个“过期字典”中，并根据key的过期时间建立一个时间轮，定时器每秒执行一次，每次选取时间轮上的一个格子，将格子中的所有key取出来，遍历这些key进行过期判断，并在过期的key中删除。

2. 惰性删除策略：Redis采用惰性删除策略，即当用户获取某个key的值时，Redis会判断该key是否过期，如果过期则删除，并返回空值。

3. 定期删除策略：Redis会以固定的时间间隔遍历所有key，进行过期判断，并删除过期的key。这种策略的缺点是遍历时间无法控制，有可能系统在高负载情况下无法及时删除过期数据，进而导致Redis崩溃。

针对上述过期策略的缺点，Redis提出了一种基于惰性删除和定时过期的淘汰策略，即“秒级淘汰策略”。

秒级淘汰策略：

秒级淘汰策略的核心思想是将内存资源的耗费集中于最频繁被访问的key上，其他不常用key的淘汰将由惰性删除和定期删除策略完成。

实现秒级淘汰策略的方法是在Redis中增加一个“过期列表”，Redis会在该列表中记录所有被删除的key及其删除的时间。当用户访问某个key时，Redis首先判断该key是否已过期，如果未过期，则将该key移动到Redis的“活跃列表”中，如果已过期，则将该key从“过期列表”中删除，并返回空值。

为了提高“过期列表”的查找效率，需要将其与“活跃列表”分离，在“过期列表”中仅记录key和其过期时间，而将key的实际数据存储在“活跃列表”中，这样可以减小“过期列表”的体积，提高其查找效率。

下面是实现秒级淘汰策略的代码片段：

// 将key移动到活跃列表
void move_to_active_list(redisObject *obj) {
    // 将key放入活跃列表的头部
    listAddNodeHead(active_list, obj);
}
// 将key移动到过期列表
void move_to_expire_list(redisObject *obj, time_t expire) {
    // 将key和其过期时间存储到过期字典中
    dictAdd(expire_dict, obj, (void *)expire);
}

// 根据key从过期列表中删除
int remove_from_expire_list(redisObject *obj) {
    // 从过期字典中查找key，并删除其记录
    if(dictDelete(expire_dict, obj) == DICT_OK)
        return 1;
    else
        return 0;
}
// 检查key是否已过期
int check_expire(redisObject *obj) {
    // 从过期字典中查找key的过期时间
    time_t expire = (time_t)dictGetVal(expire_dict, obj);
    // 检查当前时间是否超过key的过期时间
    if(expire 
        // 从活跃列表中删除key
        listDelNode(active_list, listSearchKey(active_list, obj));
        // 从过期字典中删除key
        remove_from_expire_list(obj);
        return 1;
    }
    else {
        // 将key移动到活跃列表
        move_to_active_list(obj);
        return 0;
    }
}
// 获取key的值
redisObject *get_value(redisDb *db, robj *key) {
    // 根据key从字典中获取对象
    redisObject *obj = lookupKey(db, key, LOOKUP_NOTOUCH);
    // 如果对象存在且未过期，则返回该值
    if(obj && !check_expire(obj))
        return obj;
    else
        return NULL;
}