1.redis的过期键删除策略

??redis是key-value的数据库，我们可以设置Redis中缓存的key的过期时间，Redis的过期策略是指Redis中缓存的key过期了，Redis如何处理

??了解redis过期删除策略前，先了解一下三种过期删除策略

??1.定时删除策略：

????概念：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。（创建定时器删除）

????优点：对内存最友好：通过使用定时器，可以保证过期的键会尽可能快地被删除，释放所占内存

????缺点：对cpu最不友好：在过期键比较多的情况下，删除过期键这一行为可能会占用相当一部分cpu的时间，对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。

??2.惰性删除策略：

????概念：放任键的过期不管，但是每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键；如果没有过期，就返回该键。（使用的时候删除）

????优点：对cpu最友好：只有在取出键的时候才会对过期键进行检查，即不需要cpu定期扫描，也不需要创建大量的定时器。

????缺点：对内存最不友好：如果一个键已经过期，但是后面不会被访问到的话，那么就一直保留在数据库中。如果这样的键过多，无疑会占用很大的内存

??3.定期删除策略：

????概念：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面过期的键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则有算法决定。（定期扫描删除）

????优点：

• • 定期删除每隔一段时间执行一次过期键操作，并通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对cpu时间的影响；
  • 通过删除过期键，能有效的减少因为过期键而带来的内存浪费

????缺点：难以确定删除操作执行的时长和频率

• • 如果删除操作执行得太频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除，以至于占用太多cpu的执行时间；
  • 如果删除操作执行的时间太少，或执行时间太短，定期删除策略又会和惰性删除一样，出现内存浪费。

Redis过期删除策略：

??redis实际使用的过期键删除策略是定期删除策略和惰性删除策略：

??redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，以后会定时遍历这个字典来删除到期的 key。除了定时遍历之外，它还会使用惰性策略来删除过期的 key，所谓惰性策略就是在客户端访问这个 key 的时候，redis 对 key 的过期时间进行检查，如果过期了就立即删除。定时删除是集中处理，惰性删除是零散处理。

通过配合使用这两种删除策略，服务器可以很好地合理使用cpu时间和避免浪费内存空间之间取得平衡。

??1.定期删除

??Redis 默认会每秒进行十次过期扫描，过期扫描不会遍历过期字典中所有的 key，而是采用了一种简单的贪心策略。

1. 1. 从过期字典中随机 20 个 key；
   2. 删除这 20 个 key 中已经过期的 key；
   3. 如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1；

??同时，为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时间的上限，默认不会超过 25ms。

??如果某一时刻，有大量key同时过期，Redis 会持续扫描过期字典，造成客户端响应卡顿，因此设置过期时间时，就尽量避免这个问题，在设置过期时间时，可以给过期时间设置一个随机范围，避免同一时刻过期。?

??a. 如何配置定期删除执行时间间隔

????redis的定时任务默认是每秒执行10次，如果要修改这个值，可以在redis.conf中修改hz的值。

????redis.conf中，hz默认设为10，提高它的值将会占用更多的cpu，当然相应的redis将会更快的处理同时到期的许多key，以及更精确的去处理超时。 hz的取值范围是1~500，通常不建议超过100，只有在请求延时非常低的情况下可以将值提升到100。

??b. 单线程的redis，如何知道要运行定时任务？

????redis是单线程的，线程不但要处理定时任务，还要处理客户端请求，线程不能阻塞在定时任务或处理客户端请求上，那么，redis是如何知道何时该运行定时任务的呢？

????Redis 的定时任务会记录在一个称为最小堆的数据结构中。这个堆中，最快要执行的任务排在堆的最上方。在每个循环周期，Redis 都会将最小堆里面已经到点的任务立即进行处理。处理完毕后，将最快要执行的任务还需要的时间记录下来，这个时间就是接下来处理客户端请求的最大时长，若达到了该时长，则暂时不处理客户端请求而去运行定时任务。

??2.懒惰删除

??过期键的惰性删除删除策略由db.c/expireIfNeeded函数实现，所有读写数据库的Redis命令在执行之前都会调用expireIfNeed函数对输入键进行检查：

• • 如果键已经过期，那么expireIfNeeded函数将键删除
  • 如果键未过期，那么expireIfNeeded函数不做操作

??命令调用expireIfNeeded函数过程如下图

另外因为每个被访问的键都可能被删除，所以每个命令都必须能同时处理键存在以及不存在的情况。 下图表示get命令的执行过程

2. aof/rdb和复制功能对过期键的处理

??rdb

• • 生成rdb文件：生成时，程序会对键进行检查，过期键不放入rdb文件。
  • 载入rdb文件：载入时，如果以主服务器模式运行，程序会对文件中保存的键进行检查，未过期的键会被载入到数据库中，而过期键则会忽略；如果以从服务器模式运行，无论键过期与否，均会载入数据库中，过期键会通过与主服务器同步而删除。

• aof

  • 当服务器以aof持久化模式运行时，如果数据库中的某个键已经过期，但它还没有被删除，那么aof文件不会因为这个过期键而产生任何影响；当过期键被删除后，程序会向aof文件追加一条del命令来显式记录该键已被删除。
  • aof重写过程中，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存到重写后的aof文件中。

??复制

????当服务器运行在复制模式下时，从服务器的过期删除动作由主服务器控制：

• • • 主服务器在删除一个过期键后，会显式地向所有从服务器发送一个del命令，告知从服务器删除这个过期键;
    • 从服务器在执行客户端发送的读命令时，即使碰到过期键也不会将过期键删除，而是继续像处理未过期的键一样来处理过期键;
    • 从服务器只有在接到主服务器发来的del命令后，才会删除过期键。

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2.redis的线程模型，单线程为什么快

??文件事件处理器

????redis 基于 reactor 模式开发了网络事件处理器，这个处理器叫做文件事件处理器，file event headler。其是单线程的，因此 redis 才叫做单线程的模型。采用 IO多路复用机制同时监听多个 socket，根据 socket 上的事件来选择对应的事件处理器来处理这个事件。

如果被监听的 socket 准备好执行 accept、read、write、close 等操作的时候，跟操作对应的文件事件就会产生，这时候文件事件处理器就会调用之前关联好的事件处理器来处理这个事件。

文件事件处理器是单线程模式运行的，但是通过IO多路复用机制监听多个 sokcet，可以实现高性能的网络通信模型，又可以跟内