redis 緩衝失效原理

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對於緩衝失效，不同的緩衝有不同的處理機制，可以說是大同中有小異，作者通過對Redis 文檔與相關源碼的仔細研讀，為大家詳細剖析了 Redis 的緩衝到期/失效機制相關的技術原理與實現細節。

下面是作者原文：

作為一種定期清理無效資料的重要機制，主鍵失效存在於大多數緩衝系統中，Redis 也不例外。在 Redis 提供的諸多命令中，EXPIRE、EXPIREAT、PEXPIRE、PEXPIREAT 以及 SETEX 和 PSETEX 均可以用來設定一條 Key-Value 對的失效時間，而一條 Key-Value 對一旦被關聯了失效時間就會在到期後自動刪除（或者說變得無法訪問更為準確）。可以說，主鍵失效這個概念還是比較容易理解的，但是在具體實現到 Redis 中又是如何呢。最近本博主就對 Redis 中的主鍵失效機制產生了幾個疑問，並根據這些疑問對其進行了仔細的探究，現總結所得如下，以饗各位看客。 一、失效時間的控制

除了調用PERSIST命令外，還有沒有其他情況會撤銷一個主鍵的失效時間。答案是肯定的。首先，在通過 DEL 命令刪除一個主鍵時，失效時間自然會被撤銷（這不是廢話麼，哈哈）。其次，在一個設定了失效時間的主鍵被更新覆蓋時，該主鍵的失效時間也會被撤銷（這貌似也是廢話，哈哈）。但需要注意的是，這裡所說的是主鍵被更新覆蓋，而不是主鍵對應的 Value 被更新覆蓋，因此 SET、MSET 或者是 GETSET 可能會導致主鍵被更新覆蓋，而像 INCR、DECR、LPUSH、HSET 等都是更新主鍵對應的值，這類操作是不會觸碰主鍵的失效時間的。此外，還有一個特殊的命令就是 RENAME，當我們使用 RENAME 對一個主鍵進行重新命名後，之前關聯的失效時間會自動傳遞給新的主鍵，但是如果一個主鍵是被RENAME所覆蓋的話（如主鍵 hello 可能會被命令 RENAME world hello 所覆蓋），這時被覆蓋主鍵的失效時間會被自動撤銷，而新的主鍵則繼續保持原來主鍵的特性。 二、失效的內部實現

Redis 中的主鍵失效是如何?的，即失效的主鍵是如何刪除的。實際上，Redis 刪除失效主鍵的方法主要有兩種： 消極方法（passive way），在主鍵被訪問時如果發現它已經失效，那麼就刪除它 積極方法（active way），周期性地從設定了失效時間的主鍵中選擇一部分失效的主鍵刪除 失效的內部表示

接下來我們就通過代碼來探究一下這兩種方法的具體實現，但在此之前，我們先看一看Redis是如何管理和維護主鍵的吧（註：本博文中的源碼全部來自 Redis-2.6.12）。

【程式碼片段一】給出了 Redis 中關於資料庫的結構體定義，這個結構體定義中除了 id 以外都是指向字典的指標，其中我們只看 dict 和 expries，前者用來維護一個 Redis 資料庫中包含的所有 Key-Value 對（其結構可以理解為 dict[key]:value，即主鍵與值之間的映射），後者則用於維護一個 Redis 資料庫中設定了失效時間的主鍵（其結構可以理解為 expires[key]:timeout，即主鍵與失效時間的映射）。當我們使用 SETEX 和 PSETEX 命令向系統插入資料時，Redis 首先將 Key 和 Value 添加到 dict 這個字典表中，然後將 Key 和失效時間添加到 expires 這個字典表中。當我們使用 EXPIRE、EXPIREAT、PEXPIRE 和 PEXPIREAT 命令設定一個主鍵的失效時間時，Redis 首先到 dict 這個字典表中尋找要設定的主鍵是否存在，如果存在就將這個主鍵和失效時間添加到 expires 這個字典表。簡單地總結來說就是，設定了失效時間的主鍵和具體的失效時間全部都維護在 expires 這個字典表中。

【程式碼片段一】 C

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typedef struct redisDb {      dict * dict ;      dict * expires ;      dict * blocking_keys ;      dict * ready_keys ;      dict * watched_keys ;      int id ; } redisDb ;

消極方法

在大致瞭解了 Redis 是如何維護設定了失效時間的主鍵之後，我們就先來看一看 Redis 是如何?消極地刪除失效主鍵的。【程式碼片段二】給出了一個名為 expireIfNeeded 的函數，這個函數在任何訪問資料的函數中都會被調用