实现Redis的TTL底层实现探究（redis的ttl底层）

实现Redis的TTL底层实现探究

Redis是一种高性能、开源、内存中数据结构存储系统。它支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。其中，TTL（Time To Live）是Redis的一个重要概念，表示一个键的存活时间。在Redis中，当键的TTL到期时，其对应的值会被删除。本文将会探究Redis中TTL的底层实现。

Redis中TTL的实现基于两种数据结构：哈希表和跳跃表。哈希表是一种类似于散列表的数据结构，用于在O(1)时间内查找元素。跳跃表是一种有序的数据结构，每个节点包含多个指针，用于跳跃到目标节点。它通过插入排序的方式保证有序性，并通过指针的方式快速定位到节点。

在Redis中，每个键都对应一个dictEntry结构体，其中包含键名、键值和指向哈希表的指针。同时，在每次添加键值对时，Redis会将这个键名添加到一个新的跳跃表中。每个跳跃表节点代表一个键名，其中包含以下字段：

– 一个指向dictEntry的指针。

– 一个保存了键的过期时间的long long类型整数。如果键未设置过期时间，则该字段的值为-1。

– 指向下一个节点的指针数组。

– 一个保存了当前节点的层数的整数。

Redis通过跳跃表来实现TTL的过期检查。具体地说，Redis通过逐一遍历跳跃表来检查键值对的过期时间，当检测到过期的键值对时，Redis会将这个键值对从哈希表中删除。为了提高性能，Redis使用了以下优化技术：

1. 定期删除过期键值对

在Redis的源代码中，有一个定时器默认每秒钟会被调用10次，其负责清理跳跃表中过期的键值对。Redis使用了一个计数器来决定定时器应该进行检查的跳跃表层数。例如，计数器的值为0表示应该检查最高层的节点，而计数器的值为1则表示应该检查第二层的节点。

2. 惰性删除过期键值对

除上述定期删除过期键值对外，Redis还使用了惰性删除技术，即当获取某个键值对时，Redis会检查该键是否已过期，如果已过期，则立即从哈希表中删除。这种方法可以避免在定期删除过程中遗漏某些键值对。

3. 随机化跳跃表节点层数

在跳跃表中，每个节点的层数是随机的，因此跳跃表的高度不会过高或过低，充分利用了它的优点。如果跳跃表的层数过高，则在进行查找或插入操作时需要遍历的节点数就会变得很多，降低了性能。如果层数过低，则会影响跳跃表的质量。

总结

本文对Redis中TTL的底层实现进行了探究。可以看出，Redis通过哈希表和跳跃表的结合实现了TTL的过期检查，同时采用了一系列优化技术来保障性能。在实现类似的系统时，可以参考Redis的底层实现来提高性能和效率。