本文對Redis的過期機制簡單的講解一下
　　講解之前我們先拋出一個問題，我們知道很多時候服務(wù)器經(jīng)常會用到redis作為緩存胸完，有很多數(shù)據(jù)都是臨時緩存一下，可能用過之后很久都不會再用到了（比如暫存session翘贮，又或者只存放日行情股票數(shù)據(jù)）那么就會出現(xiàn)一下幾個問題了

1. Redis會自己回收清理不用的數(shù)據(jù)嗎赊窥？
2. 如果能，那如何配置狸页？
3. 如果不能锨能，如何防止數(shù)據(jù)累加后大量占用存儲空間的問題？

之前一直接觸Redis不是很深入芍耘，最近項目當(dāng)中遇到一個需求場景址遇，需要清空一些存放在Redis的數(shù)據(jù)，主要是通過一些時間進行過濾斋竞，刪除那些不滿足的數(shù)據(jù)倔约，但是這樣的工作每天都需要進行，那工作量就比較大了坝初，而且每天都需要按時去手動清理浸剩，這樣做也不切實際，后面發(fā)現(xiàn)Redis中有個設(shè)置時間過期的功能鳄袍，即對存儲在Redis數(shù)據(jù)庫中的值可以設(shè)置一個過期時間绢要。作為一個緩存數(shù)據(jù)庫，這是非常實用的拗小。這就是我們本文要講到的Redis過期機制袖扛。其實這個機制運用的場景十分廣泛，比如我們一般項目中的token或者一些登錄信息十籍，尤其是短信驗證碼都是有時間限制的，或者是限制請求次數(shù)唇礁，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫處理方式勾栗，一般都是自己判斷過期，這樣無疑會嚴(yán)重影響項目性能盏筐。

一围俘、設(shè)置過期時間

Redis對存儲值的過期處理實際上是針對該值的鍵（key）處理的，即時間的設(shè)置也是設(shè)置key的有效時間。Expires字典保存了所有鍵的過期時間界牡，Expires也被稱為過期字段簿寂。

• expire key time(以秒為單位)--這是最常用的方式
• setex(String key, int seconds, String value)--字符串獨有的方式

注：
　　1、除了字符串自己獨有設(shè)置過期時間的方法外宿亡，其他方法都需要依靠expire方法來設(shè)置時間
　　2常遂、如果沒有設(shè)置時間，那緩存就是永不過期
　　3挽荠、如果設(shè)置了過期時間克胳，之后又想讓緩存永不過期，使用persist key

1圈匆、常用方式

一般主要包括4種處理過期方漠另，其中expire都是以秒為單位，pexpire都是以毫秒為單位的跃赚。

<pre>1 EXPIRE key seconds　　//將key的生存時間設(shè)置為ttl秒
2 PEXPIRE key milliseconds　　//將key的生成時間設(shè)置為ttl毫秒
3 EXPIREAT key timestamp　　//將key的過期時間設(shè)置為timestamp所代表的的秒數(shù)的時間戳
4 PEXPIREAT key milliseconds-timestamp　　//將key的過期時間設(shè)置為timestamp所代表的的毫秒數(shù)的時間戳</pre>

備注：timestamp為unix時間戳（例如：timestamp=1499788800 表示將在2017.07.12過期）
1笆搓、2兩種方式是設(shè)置一個過期的時間段，就是咱們處理驗證碼最常用的策略纬傲，設(shè)置三分鐘或五分鐘后失效满败，把分鐘數(shù)轉(zhuǎn)換成秒或毫秒存儲到Redis中。
3嘹锁、4兩種方式是指定一個過期的時間 葫录，比如優(yōu)惠券的過期時間是某年某月某日，只是單位不一樣领猾。

下面我們就以EXPIREAT為例子簡單講解下用法米同。

返回值

一個整數(shù)值1或0，如下：

• 如果成功地為該鍵設(shè)置了超時時間摔竿，返回 1
• 如果鍵不存在或無法設(shè)置超時時間面粮，返回 0

語法
以下是以Redis的EXPIREAT命令的基本語法。

<pre>1 redis 127.0.0.1:6379> Expireat KEY_NAME TIME_IN_UNIX_TIMESTAMP</pre>

示例

首先继低，在Redis中創(chuàng)建一個鍵：akey熬苍，并在akey中設(shè)置一些值。

<pre>1 redis 127.0.0.1:6379> SET akey redis 2 OK</pre>

現(xiàn)在袁翁，為設(shè)置創(chuàng)建的鍵設(shè)置超時時間為60 秒柴底。

復(fù)制代碼

](javascript:void(0); "復(fù)制代碼")

<pre> 1 127.0.0.1:6379> SET akey redis 2 OK
3 127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1393840000
4 (integer) 1
5 127.0.0.1:6379> EXISTS akey 6 (integer) 0
7 127.0.0.1:6379> SET akey redis 8 OK
9 127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1493840000
10 (integer) 1
11 127.0.0.1:6379> EXISTS akey 12 (integer) 1</pre>

復(fù)制代碼

](javascript:void(0); "復(fù)制代碼")

image

其他三個用法類似，這里不逐一闡述

2粱胜、字符串獨有方式

對字符串特殊處理的方式為SETEX命令柄驻，SETEX命令為指定的 key 設(shè)置值及其過期時間。如果 key 已經(jīng)存在焙压， SETEX 命令將會替換舊的值鸿脓。

返回值

設(shè)置成功時返回 OK 抑钟。

語法

Redis Setex 命令基本語法如下：

<pre>redis 127.0.0.1:6379> SETEX KEY_NAME TIMEOUT VALUE</pre>

示例

<pre>1 redis 127.0.0.1:6379> SETEX mykey 60 redis 2 OK 3 redis 127.0.0.1:6379> TTL mykey 4 60
5 redis 127.0.0.1:6379> GET mykey 6 "redis</pre>

二、3種過期策略

• 定時刪除
  • 含義：在設(shè)置key的過期時間的同時野哭，為該key創(chuàng)建一個定時器在塔，讓定時器在key的過期時間來臨時，對key進行刪除
  • 優(yōu)點：保證內(nèi)存被盡快釋放
  • 缺點：
    • 若過期key很多拨黔，刪除這些key會占用很多的CPU時間蛔溃，在CPU時間緊張的情況下，CPU不能把所有的時間用來做要緊的事兒蓉驹，還需要去花時間刪除這些key
    • 定時器的創(chuàng)建耗時城榛，若為每一個設(shè)置過期時間的key創(chuàng)建一個定時器（將會有大量的定時器產(chǎn)生），性能影響嚴(yán)重
    • 沒人用
• 惰性刪除
  • 含義：key過期的時候不刪除态兴，每次從數(shù)據(jù)庫獲取key的時候去檢查是否過期狠持，若過期，則刪除瞻润，返回null喘垂。
  • 優(yōu)點：刪除操作只發(fā)生在從數(shù)據(jù)庫取出key的時候發(fā)生，而且只刪除當(dāng)前key绍撞，所以對CPU時間的占用是比較少的正勒，而且此時的刪除是已經(jīng)到了非做不可的地步（如果此時還不刪除的話，我們就會獲取到了已經(jīng)過期的key了）
  • 缺點：若大量的key在超出超時時間后傻铣，很久一段時間內(nèi)章贞，都沒有被獲取過，那么可能發(fā)生內(nèi)存泄露（無用的垃圾占用了大量的內(nèi)存）
• 定期刪除
  • 含義：每隔一段時間執(zhí)行一次刪除(在redis.conf配置文件設(shè)置hz非洲，1s刷新的頻率)過期key操作
  • 優(yōu)點：
    • 通過限制刪除操作的時長和頻率鸭限，來減少刪除操作對CPU時間的占用--處理"定時刪除"的缺點
    • 定期刪除過期key--處理"惰性刪除"的缺點
  • 缺點
    • 在內(nèi)存友好方面，不如"定時刪除"
    • 在CPU時間友好方面两踏，不如"惰性刪除"
  • 難點
    • 合理設(shè)置刪除操作的執(zhí)行時長（每次刪除執(zhí)行多長時間）和執(zhí)行頻率（每隔多長時間做一次刪除）（這個要根據(jù)服務(wù)器運行情況來定了）

看完上面三種策略后可以得出以下結(jié)論：
定時刪除和定期刪除為主動刪除：Redis會定期主動淘汰一批已過去的key

惰性刪除為被動刪除：用到的時候才會去檢驗key是不是已過期败京，過期就刪除

惰性刪除為redis服務(wù)器內(nèi)置策略

定期刪除可以通過：

• 第一、配置redis.conf 的hz選項梦染，默認(rèn)為10 （即1秒執(zhí)行10次赡麦，100ms一次，值越大說明刷新頻率越快帕识，最Redis性能損耗也越大）
• 第二泛粹、配置redis.conf的maxmemory最大值，當(dāng)已用內(nèi)存超過maxmemory限定時肮疗，就會觸發(fā)主動清理策略

** 注意：**

• 上邊所說的數(shù)據(jù)庫指的是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫晶姊，默認(rèn)情況下每一臺redis服務(wù)器有16個數(shù)據(jù)庫（關(guān)于數(shù)據(jù)庫的設(shè)置，看下邊代碼）族吻，默認(rèn)使用0號數(shù)據(jù)庫帽借，所有的操作都是對0號數(shù)據(jù)庫的操作，關(guān)于redis數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)超歌，查看 第八章 Redis數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與讀寫原理

<pre># 設(shè)置數(shù)據(jù)庫數(shù)量砍艾。默認(rèn)為16個庫，默認(rèn)使用DB 0巍举，可以使用"select 1"來選擇一號數(shù)據(jù)庫

注意：由于默認(rèn)使用0號數(shù)據(jù)庫脆荷，那么我們所做的所有的緩存操作都存在0號數(shù)據(jù)庫上，

當(dāng)你在1號數(shù)據(jù)庫上去查找的時候懊悯，就查不到之前set過得緩存

若想將0號數(shù)據(jù)庫上的緩存移動到1號數(shù)據(jù)庫蜓谋，可以使用"move key 1" databases 16</pre>

• memcached只是用了惰性刪除，而Redis同時使用了惰性刪除與定期刪除炭分，這也是二者的一個不同點（可以看做是redis優(yōu)于memcached的一點）
• 對于惰性刪除而言桃焕，并不是只有獲取key的時候才會檢查key是否過期，在某些設(shè)置key的方法上也會檢查（eg.setnx key2 value2：該方法類似于memcached的add方法捧毛，如果設(shè)置的key2已經(jīng)存在观堂，那么該方法返回false，什么都不做呀忧；如果設(shè)置的key2不存在师痕，那么該方法設(shè)置緩存key2-value2。假設(shè)調(diào)用此方法的時候而账，發(fā)現(xiàn)redis中已經(jīng)存在了key2胰坟，但是該key2已經(jīng)過期了，如果此時不執(zhí)行刪除操作的話泞辐，setnx方法將會直接返回false笔横，也就是說此時并沒有重新設(shè)置key2-value2成功，所以對于一定要在setnx執(zhí)行之前铛碑，對key2進行過期檢查）

三狠裹、Redis采用的過期策略

惰性刪除+定期刪除

• 惰性刪除流程
  • 在進行g(shù)et或setnx等操作時，先檢查key是否過期汽烦，
  • 若過期涛菠，刪除key，然后執(zhí)行相應(yīng)操作撇吞；
  • 若沒過期俗冻，直接執(zhí)行相應(yīng)操作
• 定期刪除流程（簡單而言，對指定個數(shù)個庫的每一個庫隨機刪除小于等于指定個數(shù)個過期key）
  • 遍歷每個數(shù)據(jù)庫（就是redis.conf中配置的"database"數(shù)量牍颈，默認(rèn)為16）
    • 檢查當(dāng)前庫中的指定個數(shù)個key（默認(rèn)是每個庫檢查20個key迄薄，注意相當(dāng)于該循環(huán)執(zhí)行20次，循環(huán)體時下邊的描述）
      • 如果當(dāng)前庫中沒有一個key設(shè)置了過期時間煮岁，直接執(zhí)行下一個庫的遍歷
      • 隨機獲取一個設(shè)置了過期時間的key讥蔽，檢查該key是否過期涣易，如果過期，刪除key
      • 判斷定期刪除操作是否已經(jīng)達到指定時長冶伞，若已經(jīng)達到新症，直接退出定期刪除。

四响禽、RDB對過期key的處理

過期key對RDB沒有任何影響

• 從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫持久化數(shù)據(jù)到RDB文件
  • 持久化key之前徒爹，會檢查是否過期，過期的key不進入RDB文件
• 從RDB文件恢復(fù)數(shù)據(jù)到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫
  • 數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)庫之前芋类，會對key先進行過期檢查隆嗅，如果過期，不導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫（主庫情況）

五侯繁、AOF對過期key的處理

過期key對AOF沒有任何影響

• 從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫持久化數(shù)據(jù)到AOF文件：
  • 當(dāng)key過期后胖喳，還沒有被刪除，此時進行執(zhí)行持久化操作（該key是不會進入aof文件的巫击，因為沒有發(fā)生修改命令）
  • 當(dāng)key過期后禀晓，在發(fā)生刪除操作時，程序會向aof文件追加一條del命令（在將來的以aof文件恢復(fù)數(shù)據(jù)的時候該過期的鍵就會被刪掉）
• AOF重寫
  • 重寫時坝锰，會先判斷key是否過期粹懒，已過期的key不會重寫到aof文件

在運行情況下， Redis 以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式將數(shù)據(jù)維持在內(nèi)存中顷级， 為了讓這些數(shù)據(jù)在 Redis 重啟之后仍然可用凫乖， Redis 分別提供了 RDB 和 AOF 兩種持久化模式。

在 Redis 運行時弓颈， RDB 程序?qū)?dāng)前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫快照保存到磁盤文件中帽芽， 在 Redis 重啟動時， RDB 程序可以通過載入 RDB 文件來還原數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)翔冀。