Redis过期策略原理与实践（redis 过期实现原理）

Redis过期策略：原理与实践

Redis是一个高效的内存键值存储系统，它支持多种数据结构和操作。Redis的键值存储系统使得它可以作为缓存系统使用。缓存系统需要有合适的过期策略，否则数据即使已经失效，还是会一直缓存在内存中，占用宝贵的内存资源。Redis给出了多种过期策略，本篇文章将介绍Redis的过期策略原理及实践。

一、过期策略原理

Redis的过期策略是基于惰性删除和定期删除两种方式实现的。惰性删除指的是当用户访问一个已经过期的数据时，Redis会在用户访问时发现该数据已经过期，并且将其删除。定期删除则是通过Redis的内部任务定期检查过期数据，并删除已经过期的数据。

具体来说，惰性过期策略是通过Redis内部维护单独的过期字典来实现的。这个过期字典的结构和普通字典类似，只不过它的值是一个unix时间戳，表示该键值对应的数据过期时间。当用户访问一个过期的数据时，Redis会在获取该数据之前检查它的过期时间，并将其删除。由于在很多情况下，用户不会直接访问已过期的数据，因此该过期数据可能会一直存储在内存中，消耗宝贵的内存资源。

为了解决惰性过期带来的内存浪费问题，Redis引入了定期删除策略。定期删除策略是通过Redis内部维护的一个时间轮来实现的。时间轮本质上是一个环状的数据结构，其中每个节点表示一个时间片。Redis定期删除策略中的时间轮被划分为多个层次和桶，每个桶表示一个时间片，每个层次的时间轮都是上一级时间轮的倍数。当Redis执行定期删除任务时，会从时间轮的当前时间开始，遍历时间轮中所有的桶，并删除所有已经过期的数据。

二、过期策略实践

在Redis中设置过期时间可以使用命令EXPIRE或PEXPIRE。命令EXPIRE用于设置过期的时间，单位为秒；命令PEXPIRE用于设置过期的时间，单位为毫秒。例如，以下代码演示了如何通过PEXPIRE设置一个键的过期时间为100毫秒：

127.0.0.1:6379> SET mykey "Hello"
OK
127.0.0.1:6379> PEXPIRE mykey 100
(integer) 1

以上代码中，第一个命令用于设置键mykey的值为”Hello”，第二个命令用于设置mykey的过期时间为100毫秒。命令PEXPIRE的返回值为1表示成功设置了过期时间。

可以通过命令TTL或PTTL查看键的剩余过期时间，例如，以下代码演示了如何通过PTTL查看mykey的剩余过期时间：

127.0.0.1:6379> PTTL mykey
(integer) 87

以上代码返回值87表示mykey还有87毫秒过期时间。

需要注意的是，Redis的惰性删除策略并不一定能够准确地删除过期数据，因此及时执行定期删除任务非常重要。可以通过以下配置来调整定期删除任务的执行频率：

# 以下配置用于设置定期删除任务的执行频率
# 每100毫秒执行一次定期删除任务
hz 10

以上配置将Redis的定期删除任务的执行频率设置为每100毫秒一次。

三、总结

Redis的过期策略是基于惰性删除和定期删除两种方式实现的。惰性删除通过维护一个过期字典来实现。当用户访问一个过期的数据时，Redis会在获取该数据之前检查它的过期时间，并删除已过期的数据。定期删除则是通过Redis内部维护的时间轮来实现的。Redis定期删除策略中的时间轮被划分为多个层次和桶，每个桶表示一个时间片，每个层次的时间轮都是上一级时间轮的倍数。在实际应用中，需要合理设置过期时间和定期删除任务的执行频率，以充分利用内存资源，提高Redis的性能。