redis 过期策略

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对于过期策略,一般有三种可能:

定时删除:在设置键的过期时间时,创建一个定时事件,当过期时间到达时,由事件处理器自动执行键的删除操作。
惰性删除:放任键过期不管,但是在每次从 dict 字典中取出键值时,要检查键是否过期,如果过期的话,就删除它,并返回空;如果没过期,就返回键值。
定期删除:每隔一段时间,对 expires 字典进行检查,删除里面的过期键。

定时删除

定时删除策略对内存是最友好的: 因为它保证过期键会在第一时间被删除, 过期键所消耗的内存会立即被释放。
这种策略的缺点是, 它对 CPU 时间是最不友好的:因为删除操作可能会占用大量的 CPU 时间 —— 在内存不紧张、但是 CPU 时间非常紧张的时候 (比如说,进行交集计算或排序的时候),将 CPU 时间花在删除那些和当前任务无关的过期键上, 这种做法毫无疑问会是低效的。

除此之外, 目前 Redis 事件处理器对时间事件的实现方式 —— 无序链表, 查找一个时间复杂度为 (O(N)) —— 并不适合用来处理大量时间事件。

惰性删除

惰性删除对 CPU 时间来说是最友好的: 它只会在取出键时进行检查, 这可以保证删除操作只会在非做不可的情况下进行 —— 并且删除的目标仅限于当前处理的键, 这个策略不会在删除其他无关的过期键上花费任何 CPU 时间。
惰性删除的缺点是, 它对内存是最不友好的: 如果一个键已经过期, 而这个键又仍然保留在数据库中, 那么 dict 字典和 expires 字典都需要继续保存这个键的信息, 只要这个过期键不被删除, 它占用的内存就不会被释放。
在使用惰性删除策略时, 如果数据库中有非常多的过期键, 但这些过期键又正好没有被访问的话, 那么它们就永远也不会被删除(除非用户手动执行), 这对于性能非常依赖于内存大小的 Redis 来说, 肯定不是一个好消息。
举个例子, 对于一些按时间点来更新的数据, 比如日志(log), 在某个时间点之后, 对它们的访问就会大大减少, 如果大量的这些过期数据积压在数据库里面, 用户以为它们已经过期了(已经被删除了), 但实际上这些键却没有真正的被删除(内存也没有被释放), 那结果肯定是非常糟糕。

定期删除

从上面对定时删除和惰性删除的讨论来看, 这两种删除方式在单一使用时都有明显的缺陷: 定时删除占用太多 CPU 时间, 惰性删除浪费太多内存。
定期删除是这两种策略的一种折中:
它每隔一段时间执行一次删除操作,并通过限制删除操作执行的时长和频率,籍此来减少删除操作对 CPU 时间的影响。
另一方面,通过定期删除过期键,它有效地减少了因惰性删除而带来的内存浪费。

Redis 使用的策略

Redis 使用的过期键删除策略是惰性删除加上定期删除, 这两个策略相互配合,可以很好地在合理利用 CPU 时间和节约内存空间之间取得平衡。

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