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Redis過(guò)期場(chǎng)景：實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)清理
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Redis是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，被廣泛使用于緩存、計(jì)數(shù)器、消息隊(duì)列等場(chǎng)景。在使用Redis時(shí)，為避免內(nèi)存過(guò)度占用，我們需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)期刪除，即當(dāng)數(shù)據(jù)過(guò)期后，Redis自動(dòng)將其刪除。本文將介紹如何實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)清理Redis過(guò)期數(shù)據(jù)。
一、Redis過(guò)期策略
Redis提供了2種過(guò)期策略：定時(shí)刪除和惰性刪除。
1. 定時(shí)刪除
定時(shí)刪除是指Redis在設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間時(shí)，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，到達(dá)過(guò)期時(shí)間時(shí)，由定時(shí)器主動(dòng)清除。
該過(guò)期策略優(yōu)點(diǎn)是及時(shí)刪除過(guò)期鍵，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)期鍵占用內(nèi)存的問(wèn)題。但定時(shí)刪除需要在每個(gè)鍵上創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，在鍵數(shù)較多時(shí)，會(huì)增加CPU壓力，影響Redis響應(yīng)速度。
2. 惰性刪除
惰性刪除是指Redis在訪問(wèn)鍵時(shí)，首先檢查鍵是否過(guò)期，如果過(guò)期則刪除，否則繼續(xù)訪問(wèn)。
該過(guò)期策略優(yōu)點(diǎn)是不需要為每個(gè)鍵創(chuàng)建定時(shí)器，避免了CPU壓力。但這也意味著過(guò)期鍵只有在訪問(wèn)時(shí)才刪除，如果沒(méi)有被訪問(wèn)到，則一直占用內(nèi)存，直到過(guò)期策略生效。
二、Redis過(guò)期實(shí)現(xiàn)方式
實(shí)現(xiàn)Redis過(guò)期需要用到Redis提供的過(guò)期機(jī)制：為鍵設(shè)置過(guò)期時(shí)間，到達(dá)過(guò)期時(shí)間時(shí)，Redis將自動(dòng)刪除鍵。
我們需要為需要設(shè)置過(guò)期時(shí)間的鍵創(chuàng)建定時(shí)器，并將其添加到Redis過(guò)期時(shí)間字典中。定時(shí)器主要由Redis server.c中的expireifNeeded函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
void expireIfNeeded(redisDb *db, robj *KEY) {
// 1. 獲取鍵的過(guò)期時(shí)間
mstime_t when = getExpire(db,key);
if (when
if (when
// 2. 刪除過(guò)期鍵
deleteKey(db,key);
} else {
// 3. 將過(guò)期鍵添加到過(guò)期時(shí)間字典中
if (activeExpireEnabled())
dictAdd(db->expires,key,(void*)when);
}
}
在Redis server.c中，expireIfNeeded函數(shù)被調(diào)用的地方主要有兩處：鍵值操作命令和定時(shí)器從定時(shí)器表中移除。
鍵值操作命令會(huì)調(diào)用lookupKey和expireIfNeeded函數(shù)，獲取鍵的過(guò)期時(shí)間并添加到過(guò)期時(shí)間字典中；同時(shí)，當(dāng)鍵值操作命令執(zhí)行完畢后，還需要調(diào)用activeExpireCycle函數(shù)，掃描過(guò)期時(shí)間字典，并刪除過(guò)期鍵。
int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
if (expireIfNeededByType(db, key, getExpire(db, key), ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP) == 1)
return 1;
return 0;
}
void activeExpireCycle(void) {
int j;
dictEntry *de;
// 1. 記錄掃描次數(shù)
long long now = mstime();
server.expire_cursor = (server.expire_cursor+1) % ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TICKS_PER_FAST;
if (server.expire_cursor == 0) server.current_tick = getLRUClock();
// 2. 計(jì)算隨機(jī)值
int samples = server.active_expire_cycle_lookups_per_tick;
if (dictSize(server.db[0]->expires)
samples = dictSize(server.db[0]->expires);
// 3. 遍歷過(guò)期時(shí)間字典，刪除過(guò)期鍵
while(samples--) {
de = dictGetRandomKey(server.db[0]->expires);
if (!de) break;
robj *key = dictGetKey(de);
if (lookupKey(server.db[0], key) != NULL) {
time_t t;
// 4. 獲取鍵的過(guò)期時(shí)間
mstime_t when = (time_t) dictGetVal(de);
// 5. 隨機(jī)清除過(guò)期鍵
if (when
server.stat_expiredkeys++;
activeExpireCycleTryExpire(&t, key, de);
// 6. 記錄刪除操作
server.dirty++;
/* always re-hash here */
signalModifiedKey(NULL,key);
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC,"expired",key,server.dbnum);
// 7. 如果刪除的鍵為AOF未記錄的鍵，則在AOF文件中記錄刪除命令
if (server.aof_state != AOF_OFF)
feedAppendOnlyFile(server.delCommand,server.dbnum,&key,1);
}
}
}
}
三、 redis過(guò)期場(chǎng)景
1. 緩存清理
在進(jìn)行緩存設(shè)計(jì)時(shí)，我們通常將最近使用的數(shù)據(jù)緩存下來(lái)，以提升系統(tǒng)讀取速度。但當(dāng)緩存中的數(shù)據(jù)過(guò)期時(shí)，需要及時(shí)清除，否則會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存占用過(guò)多的問(wèn)題。因此，我們需要使用Redis的過(guò)期機(jī)制，設(shè)置過(guò)期時(shí)間，在過(guò)期時(shí)間到達(dá)后，Redis自動(dòng)清除過(guò)期數(shù)據(jù)。
// 存入緩存數(shù)據(jù)，并設(shè)定過(guò)期時(shí)間
redisTemplate.opsForValue().set("cache_key", "cache_value", 1, TimeUnit.MINUTES);
// 獲取緩存數(shù)據(jù)
String cacheValue = redisTemplate.opsForValue().get("cache_key");
2. 分布式鎖自動(dòng)釋放
在分布式應(yīng)用場(chǎng)景中，我們通常使用分布式鎖來(lái)避免多個(gè)線程訪問(wèn)共享資源的問(wèn)題。但當(dāng)某個(gè)線程因?yàn)榉?wù)器故障或異常退出時(shí)，分布式鎖需要自動(dòng)釋放，否則會(huì)導(dǎo)致死鎖等問(wèn)題。因此，我們可以使用Redis的過(guò)期機(jī)制，為分布式鎖添加過(guò)期時(shí)間，當(dāng)分布式鎖過(guò)期時(shí)，Redis自動(dòng)釋放分布式鎖。
// 獲取分布式鎖
Boolean locked = redisTemplate.execute(
new RedisCallback() {
@Override
public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
// SETNX命令: 嘗試獲取分布式鎖
Boolean locked = redisConnection.setNX("my_lock".getBytes(), "true".getBytes());
if (locked) {
// 當(dāng)獲取到鎖后，為鎖添加過(guò)期時(shí)間60秒
redisConnection.expire("my_lock".getBytes(), 60);
}
return locked;
}
}
);
四、總結(jié)
Redis的過(guò)期機(jī)制可以在數(shù)據(jù)過(guò)期時(shí)自動(dòng)清除，避免了手動(dòng)清除過(guò)期數(shù)據(jù)的煩惱。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要選擇合適的過(guò)期策略，并根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景對(duì)Redis過(guò)期策略進(jìn)行調(diào)優(yōu)。同時(shí)，我們也需要注意分布式鎖的自動(dòng)釋放問(wèn)題，避免死鎖等問(wèn)題。
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