Redis过期管理提升多线程性能表现（redis过期 多线程）

Redis过期管理：提升多线程性能表现

Redis是一种快速且开源的键值存储数据库，被广泛应用于缓存、任务队列、消息队列、排行榜等场景。在使用Redis作为缓存时，高并发场景下，如何提升Redis的多线程性能表现是大家比较关注的问题。

Redis的过期键管理是一项非常重要的任务，过期的键必须尽快从数据库中删除，以便释放内存。然而，在处理大量的过期键时，Redis单线程模型可能会成为一个瓶颈，导致性能下降，为了解决这个问题，Redis引入了多线程过期管理机制。

Redis多线程过期管理架构

Redis多线程过期管理的中心是过期节点表(abbreviated to EPT)，它是一个封闭的链表，其中每个节点代表一个过期键。过期节点表由多个线程共享，每个线程都能遍历和删除节点。因此，Redis多线程过期管理架构具有以下优点：

1. 将过期键的管理从单线程转移到多线程，大大提升了Redis的多线程性能表现。

2. 有效降低Redis的内存占用率，通过多线程管理过期键，可以更快地在Redis中释放内存，而无需等待过期键清理完成。

Redis多线程过期管理的核心是由多个不同线程异步扫描过期键并删除，优化了性能。如果将所有的过期键移动到一个大的列表中，需要遍历整个列表才能扫描和删除，这是非常低效的。因此，Redis实现了一种基于消息的设计，当一个过期键需要被删除时，Redis会将一条EXPIREDMSG消息发送到过期节点表的末尾。每个线程都会将自己注册为消息接收器，从而通知需要删除过期键的线程。

Redis多线程过期管理的代码实现

Redis的多线程过期管理是基于C语言和Linux系统的，实现起来比较复杂。以下是Redis多线程过期管理的关键代码：

/* 定义EXPIREDMSG消息类型 */
#define EXPIREDMSG 1

/* 过期节点表结构体 */
typedef struct expires {
  unsigned long long when; /* 过期时间戳 */
  dict *dict; /* Redis数据库 */
  list *keys; /* 过期键列表 */
  struct expires *next;  /* 下一个过期节点 */
} expires;

/* 过期键结构体 */
typedef struct {
  redisDb *db;    /* Redis数据库 */
  robj *key;      /* Redis键名 */
} expiredKey;

/* 删除过期键的回调函数 */
void deleteExpiredKeys(void *payload) {
  expiredKey *ek = payload;
  dbDelete(ek->db, ek->key);
  decrRefCount(ek->key);
  zfree(ek);
}

/* 线程函数：异步地扫描和删除过期键 */
void *expireThreadLoop(void *arg) {
  pthread_detach(pthread_self());
  struct redisServer *server = arg;
  while (1) {
    redisAssert(pthread_mutex_lock(&server->expires_mutex) == 0);
    /* 等待EXPIREDMSG消息的到来 */
    while (listLength(server->expires[0].keys) == 0)
      pthread_cond_wt(&server->expires_condvar, &server->expires_mutex);
    /* 从过期节点表中删除所有的过期键 */
    for (listNode *ln = listFirst(server->expires[0].keys); ln != NULL;
         ln = listNext(ln)) {
      unsigned char *key = ln->value;
      dictDelete(server->db->dict, key);
      listDelNode(server->expires[0].keys, ln);
      expiredKey *ek = zmalloc(sizeof(expiredKey));
      ek->db = server->db;
      ek->key = createStringObject(key, sdslen(key));
      aePostFunction(server->rgthreadvars->el, deleteExpiredKeys, ek);
      notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED, "expired",
                          createStringObject(key, sdslen(key)),
                          server->db->id);
      zfree(key);
    }
    redisAssert(pthread_mutex_unlock(&server->expires_mutex) == 0);
  }
  return NULL;
}

在Redis多线程过期管理的代码中，首先定义了EXPIREDMSG消息类型，每当一个过期键需要被删除时，会向过期节点表发送一条EXPIREDMSG消息；过期节点表的结构体中保存了过期时间戳、Redis数据库和过期键列表等信息；线程函数expireThreadLoop负责异步扫描和删除过期键，并调用多线程函数aePostFunction删除过期键。

结语

Redis多线程过期管理是一种高效的运用多线程技术提升Redis性能的方式，能够有效降低Redis的内存占用率，提升Redis的多线程性能表现。在高并发场景下，合理使用Redis多线程过期管理机制，能够使业务性能得到极大提升。