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Redis中實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期的方式
Redis是目前最流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之一，它也是一個(gè)高性能的緩存服務(wù)器，提供了很多有用的特性，其中包括鍵過(guò)期（Expire）功能。Expire可以讓Redis自動(dòng)將鍵值對(duì)進(jìn)行過(guò)期刪除，從而保證Redis的內(nèi)存占用率不會(huì)過(guò)高。但是默認(rèn)的Expire功能只支持以固定時(shí)間為基礎(chǔ)進(jìn)行過(guò)期，不能實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期，這個(gè)時(shí)候我們就需要實(shí)現(xiàn)自己的滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期策略。
滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期的策略可以保證在讀取時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)緩存的不一致。一般的實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)使用定時(shí)器輪詢(xún)所有的KEY來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這會(huì)造成較大的性能代價(jià)，因此，我們需要使用一些特別的技巧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
我們需要使用如下數(shù)據(jù)類(lèi)型：
1. Sorted Set：記錄鍵的過(guò)期時(shí)間戳，并按時(shí)間戳從小到大排序，其中的score為時(shí)間戳，value為鍵的名字。
2. Hash：存儲(chǔ)鍵名和對(duì)應(yīng)的值。
我們的過(guò)期檢查邏輯包括兩個(gè)步驟：
1. 找到第一個(gè)過(guò)期的鍵值對(duì)，并刪除它
2. 安排定時(shí)器，在過(guò)期時(shí)間列表中下一個(gè)過(guò)期時(shí)間到來(lái)的時(shí)間點(diǎn)再次觸發(fā)過(guò)期檢查邏輯
其中第一步可以通過(guò) Redis 的 ZRANGEBYSCORE 命令實(shí)現(xiàn)，ZRANGEBYSCORE 命令可以按照 score 范圍返回一段元素（value），然后我們可以使用Redis原子性操作 DEL 命令立即刪除它。
第二步需要通過(guò) Redis 的 BLPOP 命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。
BLPOP 命令會(huì)阻塞，直到有一個(gè)列表中的元素被彈出為止。
假設(shè)我們已經(jīng)從 Sorted Set 中獲取了下一個(gè)要過(guò)期的鍵值對(duì)的到期時(shí)間點(diǎn)，則需要計(jì)算出該時(shí)間點(diǎn)與當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差，并使用 Redis 中的 BLPOP 命令進(jìn)行定時(shí)等待。
當(dāng) BLPOP 命令被喚醒時(shí)，首先再次使用 ZSCORE 進(jìn)行判斷，如果該鍵未過(guò)期，則再次進(jìn)行定時(shí)等待。
隨著 Redis 中的鍵值對(duì)數(shù)量不斷增加，我們的ZSET會(huì)逐漸占用越來(lái)越多的內(nèi)存，而使用 Redis Expire 功能則可以避免這一問(wèn)題。因?yàn)槲覀円韵到y(tǒng)時(shí)間加上一個(gè)滑動(dòng)時(shí)間窗口的數(shù)組為過(guò)期時(shí)間，因此只需要設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間即可，過(guò)期時(shí)間到達(dá)后，我們可以使用定時(shí)器再次按照上面的步驟進(jìn)行處理。
具體代碼實(shí)現(xiàn)可以參考以下代碼：
“`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):
# 計(jì)算絕對(duì)過(guò)期時(shí)間
time_str = str(time.time() + sliding_timeout)
# 將值存儲(chǔ)在哈希表中
self._redis.hset(‘cache’, key, value)
# 將鍵及其過(guò)期時(shí)間存儲(chǔ)在有序集合中
self._redis.zadd(‘expire’, {key: time_str})
def get(self, key):
# 從哈希表中獲取值
value = self._redis.hget(‘cache’, key)
if value is not None:
# 值存在，檢查過(guò)期時(shí)間
time_str = self._redis.zscore(‘expire’, key)
now = time.time()
if float(time_str) > now:
# 未過(guò)期，返回值
return value
else:
# 刪除過(guò)期鍵值對(duì)
self._redis.hdel(‘cache’, key)
self._redis.zrem(‘expire’, key)
return None
def run_expire(self):
while True:
# 獲取下一個(gè)過(guò)期鍵名及其過(guò)期時(shí)間
key, time_str = self._redis.zrange(‘expire’, 0, 0, withscores=True)
if len(key) == 0:
# 沒(méi)有過(guò)期鍵值對(duì)
time.sleep(1)
continue
now = time.time()
if float(time_str) > now:
# 將定時(shí)器等待至下一個(gè)過(guò)期時(shí)間
seconds = float(time_str) – now
time.sleep(seconds)
continue
# 刪除過(guò)期鍵值對(duì)
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)
# 啟動(dòng)過(guò)期檢查線(xiàn)程
cache_thread = threading.Thread(target=cache.run_expire)
cache_thread.start()
上述代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的 Redis 緩存服務(wù)器，其中實(shí)現(xiàn)了滑動(dòng)時(shí)間窗口的過(guò)期處理。我們可以通過(guò)調(diào)用 set 方法進(jìn)行鍵/值存儲(chǔ)，并指定在過(guò)期時(shí)效內(nèi)是否使用滑動(dòng)時(shí)間窗口過(guò)期方式，而 get 方法則會(huì)返回指定鍵名對(duì)應(yīng)的值。同時(shí)，通過(guò)調(diào)用 run_expire 方法，我們?cè)诤笈_(tái)啟動(dòng)了一個(gè)線(xiàn)程，用于定時(shí)檢查過(guò)期鍵值對(duì)并刪除它們。
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文章題目：Redis中實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期的方式（redis滑動(dòng)時(shí)間過(guò)期）
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