Redis的过期机制及实现原理深度剖析
Redis是一个高性能的键值存储数据库,被广泛地应用于互联网领域中。在Redis中,有一个非常重要的机制,那就是过期机制。通过过期机制,Redis可以自动地回收过期的键值,释放内存空间,防止Redis因为大量过期键值而导致内存溢出。
过期键值的回收机制是Redis的核心特性之一,很多其他存储系统都缺少这一功能。在Redis中,过期键值的回收采用了惰性删除和主动删除两种方式。
惰性删除:
Redis中的每个键值都可以设置一个过期时间。当键值过期时,Redis不会立即删除该键值。而是在每次对该键值进行读写时,Redis会首先检查该键值是否过期,如果过期则会将该键值删除。这种回收机制被称为惰性删除。
Redis源代码中关于惰性删除的实现如下:
“`c
void expireifNeeded(redisDb *db, robj *key) {
if (keyIsExpired(db,key)) {
deleteKey(db,key);
}
}
int getExpire(redisDb *db, robj *key) {
dictEntry *de = dictFind(db->expires,key->ptr);
if (de) {
return dictGetSignedIntegerVal(de)-mstime();
} else {
return -1;
}
}
可以看到,在每次对键值进行读写操作时,Redis会通过getExpire函数获取键值的过期时间。如果当前时间大于键值的过期时间,则会调用deleteKey函数删除该键值。
主动删除:
惰性删除确保了Redis的内存占用不会超出空间限制,但是它不能保证过期键值的回收时效性。因此,为了保证过期键值的准确性,Redis还采用了主动删除方式来回收过期键值。
主动删除方式分为定期删除和惰性删除。定期删除是指Redis会定期扫描所有存储的键值,查找过期键值并删除。惰性删除是指Redis会对一部分键值进行过期检查,以保证内存空间的释放。
定期删除的间隔时间可以通过配置文件来设置,默认为300秒。其源代码实现如下:
```c
void activeExpireCycle() {
while(server.active_expire_enabled) {
int j, iteration = 0;
if (dictSize(server.db[0].expires) == 0) {
sleep(1);
continue;
}
if ((iteration++ & 4) == 0)
serverLoadFactorAdjust();
for (j = 0; j
int expired;
dict *d = server.db[j].expires;
if (dictSize(d) == 0) continue;
if (server.lazyfree_aggressiveness) lazyfreeGetFreeMemory();
expired = activeExpireCycleTryExpire(j,d);
if (expired) {
if ((iteration & 3) == 0) {
int k = (j+1) % server.dbnum;
if (server.db[k].id != REDIS_LRU) k = (j+2) % server.dbnum;
serverLog(LL_DEBUG,"DB %d: %d keys expired",j,expired);
activeDefragCycle(j);
}
}
}
usleep(1000*10);
}
}
可以看到,在activeExpireCycle函数中,Redis通过遍历所有的DB,然后对每个DB中的过期键值进行检查和删除。
惰性删除也能帮助Redis回收过期键值。Redis中有一个进程叫做定时器,会每隔一段时间遍历所有的键值,查找并删除过期键值。这个过程中,只有常规键值才会被遍历,而有序集合、列表、哈希表等复杂数据结构并不会在这个过程中遍历。如果Redis本身所存储的数据过多,那么每次遍历的时间就会比较长,这时候可以将所以DB的数据集中在一起进行惰性删除。
惰性删除的具体实现代码如下:
“`c
void *expireThreadMn(void *arg) {
while(server.active_expire_enabled) {
//Active expire
activeExpireCycle();
//Try to free some memory if possible
if (server.maxmemory_policy != MAXMEMORY_NO_EVICTION &&
(freeMemoryIfNeeded() || tryFreeFewerKeys() ||
tryFreeHeapMemHint(0)))
{
continue;
}
//Passive expiring
if (server.lazyfree_lazy_eviction) {
dbAsyncDelete(server.db+server.lazyfree_lazy_user);
} else {
for (int j = 0; j
if (dictSize(server.db[j].expires) != 0) {
dbAsyncDelete(server.db+j);
}
}
}
usleep(1000*10);
}
return NULL;
}
综上所述,Redis的过期机制是非常重要的,通过惰性删除和主动删除两种方式,能够保证过期键值的回收时效性和内存空间的合理分配,进而提升Redis的性能表现。
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