redis的逾時刪除策略

標籤：

 

這個問題有三種可能的答案，它們分別代表了三種不同的刪除策略：

·定時刪除：在設定鍵的到期時間的同時，建立一個定時器（timer），讓定時器在鍵的到期時間來臨時，立即執行對鍵的刪除操作。

·惰性刪除：放任鍵到期不管，但是每次從鍵空間中擷取鍵時，都檢查取得的鍵是否到期，如果到期的話，就刪除該鍵；如果沒有到期，就返回該鍵。

·定期刪除：每隔一段時間，程式就對資料庫進行一次檢查，刪除裡面的到期鍵。至於要刪除多少到期鍵，以及要檢查多少個資料庫，則由演算法決定。

在這三種策略中，第一種和第三種為主動刪除策略，而第二種則為被動刪除策略。

　定時刪除

定時刪除策略對記憶體是最友好的：通過使用定時器，定時刪除策略可以保證到期鍵會儘可能快地被刪除，並釋放到期鍵所佔用的記憶體。

另一方面，定時刪除策略的缺點是，它對CPU時間是最不友好的：在到期鍵比較多的情況下，刪除到期鍵這一行為可能會佔用相當一部分CPU時間，在記憶體不緊張但是CPU時間非常緊張的情況下，將CPU時間用在刪除和當前任務無關的到期鍵上，無疑會對伺服器的回應時間和輸送量造成影響。

例如，如果正有大量的命令請求在等待伺服器處理，並且伺服器當前不缺少記憶體，那麼伺服器應該優先將CPU時間用在處理用戶端的命令請求上面，而不是用在刪除到期鍵上面。

除此之外，建立一個定時器需要用到Redis伺服器中的時間事件，而目前時間事件的實現方式——無序鏈表，尋找一個事件的時間複雜度為O（N）——並不能高效地處理大量時間事件。

因此，要讓伺服器建立大量的定時器，從而實現定時刪除策略，在現階段來說並不現實。

　惰性刪除

惰性刪除策略對CPU時間來說是最友好的：程式只會在取出鍵時才對鍵進行到期檢查，這可以保證刪除到期鍵的操作只會在非做不可的情況下進行，並且刪除的目標僅限於當前處理的鍵，這個策略不會在刪除其他無關的到期鍵上花費任何CPU時間。

惰性刪除策略的缺點是，它對記憶體是最不友好的：如果一個鍵已經到期，而這個鍵又仍然保留在資料庫中，那麼只要這個到期鍵不被刪除，它所佔用的記憶體就不會釋放。

在使用惰性刪除策略時，如果資料庫中有非常多的到期鍵，而這些到期鍵又恰好沒有被訪問到的話，那麼它們也許永遠也不會被刪除（除非使用者手動執行FLUSHDB），我們甚至可以將這種情況看作是一種記憶體流失——無用的垃圾資料佔用了大量的記憶體，而伺服器卻不會自己去釋放它們，這對於運行狀態非常依賴於記憶體的Redis伺服器來說，肯定不是一個好訊息。

舉個例子，對於一些和時間有關的資料，比如日誌（log），在某個時間點之後，對它們的訪問就會大大減少，甚至不再訪問，如果這類到期資料大量地積壓在資料庫中，使用者以為伺服器已經自動將它們刪除了，但實際上這些鍵仍然存在，而且鍵所佔用的記憶體也沒有釋放，那麼造成的後果肯定是非常嚴重的。

定期刪除

從上面對定時刪除和惰性刪除的討論來看，這兩種刪除方式在單一使用時都有明顯的缺陷：

·定時刪除佔用太多CPU時間，影響伺服器的回應時間和輸送量。

·惰性刪除浪費太多記憶體，有記憶體流失的危險。

定期刪除策略是前兩種策略的一種整合和折中：

·定期刪除策略每隔一段時間執行一次刪除到期鍵操作，並通過限制刪除操作執行的時間長度和頻率來減少刪除操作對CPU時間的影響。

·除此之外，通過定期刪除到期鍵，定期刪除策略有效地減少了因為到期鍵而帶來的記憶體浪費。

定期刪除策略的痛點是確定刪除操作執行的時間長度和頻率：

·如果刪除操作執行得太頻繁，或者執行的時間太長，定期刪除策略就會退化成定時刪除策略，以至於將CPU時間過多地消耗在刪除到期鍵上面。

·如果刪除操作執行得太少，或者執行的時間太短，定期刪除策略又會和惰性刪除策略一樣，出現浪費記憶體的情況。

因此，如果採用定期刪除策略的話，伺服器必鬚根據情況，合理地設定刪除操作的執行時間長度和執行頻率。

 

 

 

到期鍵的定期刪除策略由redis.c/activeExpireCycle函數實現，每當Redis的伺服器周期性操作redis.c/serverCron函數執行時，activeExpireCycle函數就會被調用，它在規定的時間內，分多次遍曆伺服器中的各個資料庫，從資料庫的expires字典中隨機檢查一部分鍵的到期時間，並刪除其中的到期鍵。

整個過程可以用虛擬碼描述如下：

# 預設每次檢查的資料庫數量DEFAULT_DB_NUMBERS = 16# 預設每個資料庫檢查的鍵數量DEFAULT_KEY_NUMBERS = 20# 全域變數，記錄檢查進度current_db = 0def activeExpireCycle():    # 初始化要檢查的資料庫數量    # 如果伺服器的資料庫數量比 DEFAULT_DB_NUMBERS 要小    # 那麼以伺服器的資料庫數量為準    if server.dbnum < DEFAULT_DB_NUMBERS:        db_numbers = server.dbnum    else:        db_numbers = DEFAULT_DB_NUMBERS    # 遍曆各個資料庫    for i in range(db_numbers):        # 如果current_db的值等於伺服器的資料庫數量        # 這表示檢查程式已經遍曆了伺服器的所有資料庫一次        # 將current_db重設為0，開始新的一輪遍曆        if current_db == server.dbnum:            current_db = 0        # 擷取當前要處理的資料庫        redisDb = server.db[current_db]        # 將資料庫索引增1，指向下一個要處理的資料庫        current_db += 1        # 檢查資料庫鍵        for j in range(DEFAULT_KEY_NUMBERS):            # 如果資料庫中沒有一個鍵帶有到期時間，那麼跳過這個資料庫            if redisDb.expires.size() == 0: break            # 隨機擷取一個帶有到期時間的鍵            key_with_ttl = redisDb.expires.get_random_key()            # 檢查鍵是否到期，如果到期就刪除它            if is_expired(key_with_ttl):                delete_key(key_with_ttl)            # 已達到時間上限，停止處理            if reach_time_limit(): return

activeExpireCycle函數的工作模式可以總結如下：

·函數每次運行時，都從一定數量的資料庫中取出一定數量的隨機鍵進行檢查，並刪除其中的到期鍵。

·全域變數current_db會記錄當前activeExpireCycle函數檢查的進度，並在下一次activeExpireCycle函數調用時，接著上一次的進度進行處理。比如說，如果當前activeExpireCycle函數在遍曆10號資料庫時返回了，那麼下次activeExpireCycle函數執行時，將從11號資料庫開始尋找並刪除到期鍵。

·隨著activeExpireCycle函數的不斷執行，伺服器中的所有資料庫都會被檢查一遍，這時函數將current_db變數重設為0，然後再次開始新一輪的檢查工作。

redis的逾時刪除策略