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Redis實(shí)現(xiàn)混合過期策略的研究
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Redis作為一種內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，其具有高速度、高可用性、高擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，因此在很多高并發(fā)場(chǎng)景下得到了廣泛的應(yīng)用。但是，Redis存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)往往需要根據(jù)一定的策略進(jìn)行過期清理，以防止過多的數(shù)據(jù)占用內(nèi)存空間。對(duì)于Redis的過期機(jī)制，目前主要有兩種方式：主動(dòng)清理和被動(dòng)清理。主動(dòng)清理是由Redis自動(dòng)清理、過期數(shù)據(jù)，而被動(dòng)清理則是在數(shù)據(jù)被獲取時(shí)判斷它是否過期。但是，這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，主動(dòng)清理會(huì)帶來一定的性能障礙，而被動(dòng)清理則會(huì)帶來一定的計(jì)算復(fù)雜度，因此需要尋找一種更有效的策略。本文通過研究發(fā)現(xiàn)，一種混合過期策略能夠很好地解決上述問題。
一、Redis的過期機(jī)制
Redis的過期機(jī)制主要有兩種方式：
1、主動(dòng)清理
Redis會(huì)定義一個(gè)定時(shí)器，定期掃描每個(gè)KEY的過期時(shí)間，將時(shí)間到了的key進(jìn)行清理，這種方式的缺點(diǎn)是會(huì)帶來一定的性能障礙，因?yàn)镽edis的清理機(jī)制是在單獨(dú)的線程中進(jìn)行的。
2、被動(dòng)清理
Redis的被動(dòng)清理方式是在讀取key時(shí)進(jìn)行過期驗(yàn)證，只有過期的key才會(huì)被刪除。這種方式會(huì)帶來一定的計(jì)算復(fù)雜度，但是可以避免漸進(jìn)式rehash時(shí)的性能問題。
二、混合過期策略
在前文提到的兩種Redis過期機(jī)制中，主動(dòng)清理方式會(huì)帶來一定的性能障礙，而被動(dòng)清理方式會(huì)帶來一定的計(jì)算復(fù)雜度，那么有沒有一種過期策略，既能夠避免性能障礙，又能夠避免計(jì)算復(fù)雜度呢？答案就是混合過期策略。
混合過期策略是將主動(dòng)清理和被動(dòng)清理兩種策略結(jié)合起來，通過設(shè)置不同的過期時(shí)間閾值，將不同的key存儲(chǔ)在不同的過期時(shí)間策略中。在Redis中，有兩個(gè)過期時(shí)間策略，分別是主過期策略和異步過期策略。
主過期策略是指在Redis主線程主動(dòng)清理過期key，而異步過期策略是指在異步線程內(nèi)被動(dòng)清理過期key。可以將短時(shí)間內(nèi)可能被頻繁調(diào)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主過期策略中，而將較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在異步過期策略中，這樣就可以達(dá)到一個(gè)很好的平衡。
三、混合過期策略的具體實(shí)現(xiàn)
具體實(shí)現(xiàn)混合過期策略，需要增加一個(gè)異步線程，該線程會(huì)定期掃描過期key，并將異步過期策略中的過期key進(jìn)行清理。當(dāng)Redis主線程遇到一個(gè)過期的key時(shí)，它還會(huì)使用異步線程清理器刪除異步過期策略中的相應(yīng)key，以避免異步線程不及時(shí)地清理。
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.util.Pool;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
public class RedisExpirable {
protected static final String MNCHAN = “__redis_expired_channel__”;
protected static final String ASYNCCHAN = “__redis_expired_channel_async__”;
private JedisPool pool;
protected ScheduledExecutorService executorService;
public RedisExpirable(JedisPool pool) {
this(pool, 1);
}
public RedisExpirable(JedisPool pool, int threadCount) {
this.pool = pool;
this.executorService = Executors.newScheduledThreadPool(threadCount);
}
public RedisExpirable(Pool pool, int threadCount) {
this(new JedisPool(pool), threadCount);
}
public void addExpirator(String key, int seconds) {
try (Jedis jedis = pool.getResource()) {
jedis.expire(key, seconds);
String chan = seconds > 0 ? ASYNCCHAN : MNCHAN;
jedis.publish(chan, key);
if (executorService != null) {
int delay = Math.max(1, seconds / 2);
executorService.schedule(new Expirator(jedis, key), delay, TimeUnit.SECONDS);
}
}
}
protected class Expirator implements Runnable {
Jedis jedis;
String key;
public Expirator(Jedis jedis, String key) {
this.jedis = jedis;
this.key = key;
}
@Override
public void run() {
try {
if (!jedis.exists(key)) {
jedis.publish(ASYNCCHAN, key);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
在上述代碼中，我們?cè)黾恿艘粋€(gè)異步線程，來實(shí)現(xiàn)異步過期策略中的過期key進(jìn)行清理的功能，以下是代碼的具體解釋：
1、在addExpirator方法中，我們使用了Jedis工具類的expire方法，用于設(shè)置key的過期時(shí)間，并且通過發(fā)布訂閱功能，將該key的名稱發(fā)布到相應(yīng)通道中。
2、如果過期時(shí)間大于0，那么我們將該key存儲(chǔ)到異步通道中進(jìn)行處理。
3、將異步線程的延遲時(shí)間設(shè)置為過期時(shí)間的一半，以避免異步線程對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。
4、在Expirator的run方法中，我們檢查key是否存在于Redis中，如果不存在，則將key發(fā)布到異步通道中，以便異步線程刪除。
四、總結(jié)
本文通過研究發(fā)現(xiàn)，混合過期策略是一種更加有效的Redis過期策略，可以在不損失性能的情況下達(dá)到更好的過期清理效果。但是，在實(shí)際使用過程中，還需要根據(jù)具體場(chǎng)景來設(shè)置合適的過期時(shí)間閾值，以最大化使用Redis的性能。
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本文題目：Redis實(shí)現(xiàn)混合過期策略的研究（redis混合過期策略）
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