Redis的过期机制及实现原理深度剖析（redis 过期实现原理）

Redis的过期机制及实现原理深度剖析

Redis是一个高性能的键值存储数据库，被广泛地应用于互联网领域中。在Redis中，有一个非常重要的机制，那就是过期机制。通过过期机制，Redis可以自动地回收过期的键值，释放内存空间，防止Redis因为大量过期键值而导致内存溢出。

过期键值的回收机制是Redis的核心特性之一，很多其他存储系统都缺少这一功能。在Redis中，过期键值的回收采用了惰性删除和主动删除两种方式。

惰性删除：

Redis中的每个键值都可以设置一个过期时间。当键值过期时，Redis不会立即删除该键值。而是在每次对该键值进行读写时，Redis会首先检查该键值是否过期，如果过期则会将该键值删除。这种回收机制被称为惰性删除。

Redis源代码中关于惰性删除的实现如下：

“`c

void expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {

if (keyIsExpired(db,key)) {

deleteKey(db,key);

}

}

int getExpire(redisDb *db, robj *key) {

dictEntry *de = dictFind(db->expires,key->ptr);

if (de) {

return dictGetSignedIntegerVal(de)-mstime();

} else {

return -1;

}

}

可以看到，在每次对键值进行读写操作时，Redis会通过getExpire函数获取键值的过期时间。如果当前时间大于键值的过期时间，则会调用deleteKey函数删除该键值。

主动删除：

惰性删除确保了Redis的内存占用不会超出空间限制，但是它不能保证过期键值的回收时效性。因此，为了保证过期键值的准确性，Redis还采用了主动删除方式来回收过期键值。

主动删除方式分为定期删除和惰性删除。定期删除是指Redis会定期扫描所有存储的键值，查找过期键值并删除。惰性删除是指Redis会对一部分键值进行过期检查，以保证内存空间的释放。

定期删除的间隔时间可以通过配置文件来设置，默认为300秒。其源代码实现如下：

```c
void activeExpireCycle() {
    while(server.active_expire_enabled) {
        int j, iteration = 0;
        if (dictSize(server.db[0].expires) == 0) {
            sleep(1);
            continue;
        }
        if ((iteration++ & 4) == 0)
            serverLoadFactorAdjust();
        for (j = 0; j 
            int expired;
            dict *d = server.db[j].expires;
            if (dictSize(d) == 0) continue;
            if (server.lazyfree_aggressiveness) lazyfreeGetFreeMemory();
            expired = activeExpireCycleTryExpire(j,d);
            if (expired) {
                if ((iteration & 3) == 0) {
                    int k = (j+1) % server.dbnum;
                    if (server.db[k].id != REDIS_LRU) k = (j+2) % server.dbnum;
                    serverLog(LL_DEBUG,"DB %d: %d keys expired",j,expired);
                    activeDefragCycle(j);
                }
            }
        }
        usleep(1000*10);
    }
}

可以看到，在activeExpireCycle函数中，Redis通过遍历所有的DB，然后对每个DB中的过期键值进行检查和删除。

惰性删除也能帮助Redis回收过期键值。Redis中有一个进程叫做定时器，会每隔一段时间遍历所有的键值，查找并删除过期键值。这个过程中，只有常规键值才会被遍历，而有序集合、列表、哈希表等复杂数据结构并不会在这个过程中遍历。如果Redis本身所存储的数据过多，那么每次遍历的时间就会比较长，这时候可以将所以DB的数据集中在一起进行惰性删除。

惰性删除的具体实现代码如下：

“`c

void *expireThreadMn(void *arg) {

while(server.active_expire_enabled) {

//Active expire

activeExpireCycle();

//Try to free some memory if possible

if (server.maxmemory_policy != MAXMEMORY_NO_EVICTION &&

(freeMemoryIfNeeded() || tryFreeFewerKeys() ||

tryFreeHeapMemHint(0)))

{

continue;

}

//Passive expiring

if (server.lazyfree_lazy_eviction) {

dbAsyncDelete(server.db+server.lazyfree_lazy_user);

} else {

for (int j = 0; j

if (dictSize(server.db[j].expires) != 0) {

dbAsyncDelete(server.db+j);

}

}

}

usleep(1000*10);

}

return NULL;

}

综上所述，Redis的过期机制是非常重要的，通过惰性删除和主动删除两种方式，能够保证过期键值的回收时效性和内存空间的合理分配，进而提升Redis的性能表现。

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