Redis线程安全之过期处理
Redis是一种基于内存的键值存储数据库。它提供了高性能、可横向扩展的数据结构服务器。Redis拥有很多优秀的特性，其中之一是过期时间。过期时间是指键值的生存周期，Redis可以自动删除过期的键值。在这篇文章中，我们将讨论Redis线程安全中如何处理过期键值。
Redis的过期实现机制
Redis内部对键值的过期时间进行了处理，当过期时间到达后，Redis会将其对应的键值删除。这个过期操作是在Redis的后台线程中执行的，也就是说，在Redis的主线程中执行写入操作，过期的操作则是由Redis的后台线程执行。
Redis中过期的实现基于惰性和精度两种策略。惰性策略是指直到访问或者尝试获取某个键值的时候Redis才会检查它的过期时间是否已到期。这个过程会增加一些延迟，因为Redis需要检查每个键的过期时间。而精度策略则是通过周期性地扫描过期键来删除它们。这个过程会使Redis保持高精度，但是增加了Redis对CPU的占用。
Redis的过期实现是线程安全的，因为Redis使用异步I/O模型。Redis的主线程只负责处理写入操作，而过期操作是在后台线程中执行。这样做的好处是避免了并发写入和过期操作之间的竞争。
过期操作可能会产生资源竞争，因此我们需要扩展Redis的过期操作以确保其线程安全。
实现Redis的线程安全
建立Redis的线程安全解决方案的方法如下：
1.使用Mutex作为互斥锁
我们可以使用互斥锁或者信号量来解决Redis的线程安全问题。下面的代码演示了如何使用互斥锁来保证过期操作的线程安全。
“`c
#include “redis.h”
#include “thread_pool.h”
#include
static pthread_mutex_t lock;
void lock()
{
pthread_mutex_lock(&lock);
}
void unlock()
{
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
static int expired_key_task(organizerEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData)
{
lock();
char *key = (char *) clientData;
selectDb(0);
delKey(key, strlen(key));
unlock();
zfree(key);
return 0;
}
/* 添加过期时间的key */
static void addExpire(organizerDb *db, robj *key, robj *val)
{
/* 创建timer */
organizerTimeEvent *timeEvent = organizerCreateTimeEvent(msNow() + INT_TO_LONG(val->ptr), expired_key_task, sdsdup(key->ptr), NULL, NULL);
organizerAddTimeEvent(db->eventLoop, timeEvent->id, timeEvent);
}
/* 通过各种途径使key失效 */
static void expireIfNeeded(organizerDb *db, robj *key)
{
if (!getKey(key))
{
return;
}
if (!db->expireEnabled)
{
return;
}
if (keyIsExpired(db, key))
{
/* 固定票据 */
signalKeyAsExpired(db, key);
}
}
void redisOrganizerInit(int argc, char **argv)
{
pthread_mutex_init(&lock, NULL);
}
在上面的代码中，我们使用了互斥锁来确保过期操作的线程安全。这里使用了pthread_mutex_t结构体定义锁。为了避免竞争，我们在锁定的代码中使用selectDb和delKey函数来执行过期操作。
2.使用线程池
另一种解决Redis线程安全的方法是使用线程池。在Redis中，我们可以使用线程池来处理长时间运行的操作，例如清理过期键。线程池的好处是它可以在多个线程之间平衡负载，从而保证Redis的更好性能。
下面的代码演示了如何使用线程池来清理过期键。
```c
#include "redis.h"
#include "thread_pool.h"
void clear_expired_key(char *key)
{
selectDb(0);
delKey(key, strlen(key));
}
/* 添加到析构线程池 */
static void add_to_cleanup_thread_pool(char *key)
{
thread_pool_add_task(cleanup_thread_pool, clear_expired_key, key, 0);
}
/* 添加过期时间的key */
static void addExpire(organizerDb *db, robj *key, robj *val)
{
/* 创建timer */
organizerTimeEvent *timeEvent = organizerCreateTimeEvent(msNow() + INT_TO_LONG(val->ptr), expired_key_task, sdsdup(key->ptr), NULL, NULL);
organizerAddTimeEvent(db->eventLoop, timeEvent->id, timeEvent);
add_to_cleanup_thread_pool(sdsdup(key->ptr));
}
/* 通过各种途径使key失效 */
static void expireIfNeeded(organizerDb *db, robj *key)
{
if (!getKey(key))
{
return;
}
if (!db->expireEnabled)
{
return;
}
if (keyIsExpired(db, key))
{
/* 固定票据 */
signalKeyAsExpired(db, key);
/* 添加到析构线程池 */
add_to_cleanup_thread_pool(sdsdup(key->ptr));
}
}
void redisOrganizerInit(int argc, char **argv)
{
/* 初始化析构线程池 */
init_thread_pool(cleanup_thread_pool, 4);
}
在上面的代码中，我们使用了线程池来清理过期键。我们将需要清理的key添加到清理线程池中，由线程池负责清理过期键。这种做法比互斥锁更为高效。
总结
过期是Redis中一个很重要的特性。如果不及时删除过期键，将会占用大量内存。为了确保过期操作的线程安全，我们可以使用互斥锁或者线程池。线程池是更好的选择，因为它可以在多个线程之间平衡负载，从而保证Redis的更好性能。在Redis中，过期操作可以通过惰性或者精度策略来实现，但所有的实现都是线程安全的。
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