聪明的Redis 优雅应对过期场景（redis过期场景）

聪明的Redis: 优雅应对过期场景

Redis是一种高性能的内存数据库，广泛应用于缓存、队列、实时计数等领域。但是，Redis的内存有限，当内存不足时，就需要对缓存数据进行淘汰。Redis提供多种淘汰策略，常用的有：LRU（最近最少使用）、LFU（最不常用）等。但是，这些策略无法满足所有场景，例如定时过期等，就需要额外的处理。

在Redis中，设置过期时间的数据称为“过期键”。当访问一个过期键时，Redis会删除该键并返回nil。为了维护过期键，Redis采用了一种称为“惰性删除”的机制，即在访问数据时检查其是否过期，如果发现过期就删除。这种机制的优点是占用内存更少，但是会导致访问过期键时增加延迟。为了避免延迟，可以通过定时删除或主动删除过期键。

定时删除过期键

定时删除过期键的原理很简单：为每个过期键设置定时器，在过期时间达到时删除键。Redis提供了两种方式实现定时删除：定时器和惰性删除结合使用和Redis自带的过期键删除机制。下面分别介绍这两种方式的实现。

定时器和惰性删除结合使用

通过定时器和惰性删除结合使用，可以实现定时删除过期键。具体实现如下：

1. 定义一个函数timed_delete，该函数获取所有键的到期时间，并找出其中最早的时间，然后通过定时器在该时间到达时调用timed_delete函数，递归调用直到没有过期键为止。

2. 接着，在Redis启动时调用timed_delete函数，然后在Redis执行命令时，同时检查惰性删除是否已经删除过期键。

Redis中提供了keys命令可以获取所有键，通过TTL命令可以获取过期键的过期时间。

代码实现如下：

“`python

import redis

import threading

import time

redis_client = redis.Redis()

def timed_delete():

keys = redis_client.keys(‘*’)

if len(keys) > 0:

min_ttl = min(redis_client.ttl(key) for key in keys if redis_client.ttl(key) > 0)

if min_ttl > 0:

threading.Timer(min_ttl, timed_delete).start()

for key in keys:

if redis_client.ttl(key) == -1:

continue

if redis_client.ttl(key) == 0:

redis_client.delete(key)

timed_delete()

Redis自带的过期键删除机制

Redis自带了一种自动删除过期键的机制，具体实现如下：

1. 设置过期时间时，将过期键插入一个有序集合，键名为“{eml:cache}:expire_set”，分值为过期时间。

2. 总是获取最早的过期键，通过定时器在该时间到达时调用过期键删除函数，该函数获取有序集合中分值最小的元素，并从有序集合中删除该元素，然后删除对应的键。

代码实现如下：

```python
import redis
import time

KEY_EXPIRE_SET = '{eml:cache}:expire_set'
redis_client = redis.Redis()
def ttl_by_key(key):
    ttl_datetime = redis_client.ttl(key)
    if ttl_datetime is None:
        return -1
    return max(0, ttl_datetime)

def expire_set_delete():
    while True:
        now = time.time()
        with redis_client.pipeline(transaction=False) as pipe:
            pipe.zrangebyscore(KEY_EXPIRE_SET, 0, now).delete()
            pipe.execute()
        time.sleep(0.01)
        
expire_set_delete_thread = threading.Thread(target=expire_set_delete)
expire_set_delete_thread.setDaemon(True)
expire_set_delete_thread.start()

通过上述两种方式，可以实现定时删除过期键，从而提高缓存的访问效率。

主动删除过期键

除了定时删除过期键外，还可以通过主动删除过期键来避免访问过期键时增加延迟。主动删除过期键依赖于Redis提供的key space notification机制，该机制可以在键被删除时发送通知。具体实现如下：

1. 启用key space notification机制。

2. 创建一个pub/sub客户端，订阅“__keyspace@0__:del”频道，并设置回调函数，在回调函数中删除过期键。

代码实现如下：

“`python

import redis

redis_client = redis.Redis()

def delete_expired_keys(event):

key = event[‘data’]

redis_client.delete(key)

pubsub = redis_client.pubsub()

pubsub.psubscribe(‘__keyspace@0__:del’)

for message in pubsub.listen():

if message[‘type’] == ‘pmessage’:

delete_expired_keys(message)

通过上述方式，可以实现主动删除过期键，并提高缓存的访问效率。

结论

Redis是一种高性能的内存数据库，我们可以通过设置过期时间的方式实现缓存的过期。但是，过期键的管理需要额外处理。通过定时删除和主动删除两种方式，可以实现优雅地应对过期场景。我们可以根据实际场景选择合适的方式实现过期键的管理，从而提高Redis的性能和可靠性。