redis过期设置及过期淘汰策略

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1.设置过期时间

redis有四种命令可以用于设置键的生存时间和过期时间：

EXPIRE <KEY> <TTL> : 将键的生存时间设为 ttl 秒
PEXPIRE <KEY> <TTL> :将键的生存时间设为 ttl 毫秒
EXPIREAT <KEY> <timestamp> :将键的过期时间设为 timestamp 所指定的秒数时间戳
PEXPIREAT <KEY> <timestamp>: 将键的过期时间设为 timestamp 所指定的毫秒数时间戳.

2.过期时间怎么保存

那么redis里面对这些key的过期时间和生存时间的信息是怎么保存的呢？？
答：在数据库结构redisDb中的expires字典中保存了数据库中所有键的过期时间，我们称expire这个字典为过期字典。
（1）过期字典是一个指针，指向键空间的某个键对象。
（2）过期字典的值是一个longlong类型的整数，这个整数保存了键所指向的数据库键的过期时间–一个毫秒级的 UNIX 时间戳。
下图是一个带过期字典的数据库例子

过期字典是存储在redisDb这个结构里的：

typedef struct redisDb {
    ...
    
    dict *dict;     //数据库键空间,保存着数据库中所有键值对
    dict *expires      // 过期字典,保存着键的过期时间
    ...
} redisDb;

从以上结构中可以看到expire字典(过期字典)和dict字典（数据库键空间，保存着数据库中所有键值对）是并列的，由此可见expire字典的重要性。

三：移除过期时间

PERSIST 命令可以移除一个键的过期时间:

127.0.0.1:6379> set message "hello"
OK
127.0.0.1:6379> expire message 60
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl message
(integer) 54
127.0.0.1:6379> persist message
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl message
(integer) -1

persist命令就是expire命令的反命令，这个函数在过期字典中查找给定的键,并从过期字典中移除。

五：过期键的删除策略

（1）：立即删除。在设置键的过期时间时，创建一个回调事件，当过期时间达到时，由时间处理器自动执行键的删除操作。
（2）：惰性删除。键过期了就过期了，不管。每次从dict字典中按key取值时，先检查此key是否已经过期，如果过期了就删除它，并返回nil，如果没过期，就返回键值。
（3）：定时删除。每隔一段时间，对expires字典进行检查，删除里面的过期键。
可以看到，第二种为被动删除，第一种和第三种为主动删除，且第一种实时性更高。下面对这三种删除策略进行具体分析。
立即删除
立即删除能保证内存中数据的最大新鲜度，因为它保证过期键值会在过期后马上被删除，其所占用的内存也会随之释放。但是立即删除对cpu是最不友好的。因为删除操作会占用cpu的时间，如果刚好碰上了cpu很忙的时候，比如正在做交集或排序等计算的时候，就会给cpu造成额外的压力。
而且目前redis事件处理器对时间事件的处理方式–无序链表，查找一个key的时间复杂度为O(n),所以并不适合用来处理大量的时间事件。
惰性删除
惰性删除是指，某个键值过期后，此键值不会马上被删除，而是等到下次被使用的时候，才会被检查到过期，此时才能得到删除。所以惰性删除的缺点很明显:浪费内存。dict字典和expires字典都要保存这个键值的信息。
举个例子，对于一些按时间点来更新的数据，比如log日志，过期后在很长的一段时间内可能都得不到访问，这样在这段时间内就要拜拜浪费这么多内存来存log。这对于性能非常依赖于内存大小的redis来说，是比较致命的。
定时删除
从上面分析来看，立即删除会短时间内占用大量cpu，惰性删除会在一段时间内浪费内存，所以定时删除是一个折中的办法。
定时删除是：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，来减少删除操作对cpu的影响。另一方面定时删除也有效的减少了因惰性删除带来的内存浪费。

redis使用的过期键值删除策略是：惰性删除加上定期删除，两者配合使用。

七、主从服务器删除过期键处理

参考书上说的有三种：RDB持久化、AOF持久化和复制功能。

RDB：
1. 主服务器模式运行在载入RDB文件时，程序会检查文件中的键，只会加载未过期的，过期的会被忽略，所以RDB模式下过期键不会对主服务器产生影响。
2. 从服务器运行载入RDB文件时，会载入所有键，包括过期和未过期。当主服务器进行数据同步的时候，从服务器的数据会被清空，所以RDB文件的过期键一般不会对从服务器产生影响。

AOF：
AOF文件不会受过期键的影响。如果有过期键未被删除，会执行以下动作：
客户端请求时（过期键）：

从数据库充删除被访问的过期键；
追加一条DEL 命令到AOF文件；
向执行请求的客户端回复nil（空）。
复制：

主服务器删除过期键之后，向从服务器发送一条DEL指令，告知删除该过期键。
从服务器接收到get指令的时候不会对过期键进行处理，只会当做未过期键一样返回。（为了保持主从服务器数据的一致性）
从服务器只有接到主服务器发送的DEL指令后才会删除过期键。