Redis中实现滑动时间过期的方式（redis滑动时间过期）

Redis中实现滑动时间过期的方式

Redis是目前最流行的NoSQL数据库之一，它也是一个高性能的缓存服务器，提供了很多有用的特性，其中包括键过期（Expire）功能。Expire可以让Redis自动将键值对进行过期删除，从而保证Redis的内存占用率不会过高。但是默认的Expire功能只支持以固定时间为基础进行过期，不能实现滑动时间过期，这个时候我们就需要实现自己的滑动时间过期策略。

滑动时间过期的策略可以保证在读取时，不会出现缓存的不一致。一般的实现方法是通过使用定时器轮询所有的KEY来实现。但这会造成较大的性能代价，因此，我们需要使用一些特别的技巧来实现。

我们需要使用如下数据类型：

1. Sorted Set：记录键的过期时间戳，并按时间戳从小到大排序，其中的score为时间戳，value为键的名字。

2. Hash：存储键名和对应的值。

我们的过期检查逻辑包括两个步骤：

1. 找到第一个过期的键值对，并删除它

2. 安排定时器，在过期时间列表中下一个过期时间到来的时间点再次触发过期检查逻辑

其中第一步可以通过 Redis 的 ZRANGEBYSCORE 命令实现，ZRANGEBYSCORE 命令可以按照 score 范围返回一段元素（value），然后我们可以使用Redis原子性操作 DEL 命令立即删除它。

第二步需要通过 Redis 的 BLPOP 命令来实现。

BLPOP 命令会阻塞，直到有一个列表中的元素被弹出为止。

假设我们已经从 Sorted Set 中获取了下一个要过期的键值对的到期时间点，则需要计算出该时间点与当前时间点的时间差，并使用 Redis 中的 BLPOP 命令进行定时等待。

当 BLPOP 命令被唤醒时，首先再次使用 ZSCORE 进行判断，如果该键未过期，则再次进行定时等待。

随着 Redis 中的键值对数量不断增加，我们的ZSET会逐渐占用越来越多的内存，而使用 Redis Expire 功能则可以避免这一问题。因为我们以系统时间加上一个滑动时间窗口的数组为过期时间，因此只需要设置一个过期时间即可，过期时间到达后，我们可以使用定时器再次按照上面的步骤进行处理。

具体代码实现可以参考以下代码：

“`python

import time

import redis

class RedisCache:

def __init__(self, host, port):

self._redis = redis.StrictRedis(host=host, port=port, db=0)

def set(self, key, value, sliding_timeout):

# 计算绝对过期时间

time_str = str(time.time() + sliding_timeout)

# 将值存储在哈希表中

self._redis.hset(‘cache’, key, value)

# 将键及其过期时间存储在有序集合中

self._redis.zadd(‘expire’, {key: time_str})

def get(self, key):

# 从哈希表中获取值

value = self._redis.hget(‘cache’, key)

if value is not None:

# 值存在，检查过期时间

time_str = self._redis.zscore(‘expire’, key)

now = time.time()

if float(time_str) > now:

# 未过期，返回值

return value

else:

# 删除过期键值对

self._redis.hdel(‘cache’, key)

self._redis.zrem(‘expire’, key)

return None

def run_expire(self):

while True:

# 获取下一个过期键名及其过期时间

key, time_str = self._redis.zrange(‘expire’, 0, 0, withscores=True)

if len(key) == 0:

# 没有过期键值对

time.sleep(1)

continue

now = time.time()

if float(time_str) > now:

# 将定时器等待至下一个过期时间

seconds = float(time_str) – now

time.sleep(seconds)

continue

# 删除过期键值对

print(‘delete’, key[0])

self._redis.hdel(‘cache’, key[0])

self._redis.zrem(‘expire’, key[0])

if __name__ == ‘__mn__’:

cache = RedisCache(‘localhost’, 6379)

cache.set(‘key1’, ‘value1’, 10)

cache.set(‘key2’, ‘value2’, 20)

cache.set(‘key3’, ‘value3’, 30)

# 启动过期检查线程

cache_thread = threading.Thread(target=cache.run_expire)

cache_thread.start()

上述代码实现了一个简单的 Redis 缓存服务器，其中实现了滑动时间窗口的过期处理。我们可以通过调用 set 方法进行键/值存储，并指定在过期时效内是否使用滑动时间窗口过期方式，而 get 方法则会返回指定键名对应的值。同时，通过调用 run_expire 方法，我们在后台启动了一个线程，用于定时检查过期键值对并删除它们。

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