Redis - 数据过期删除策略

Redis 中提供了三种过期删除的策略：

分类

1、被动删除：惰性删除

2、主动删除

1）定时删除

2）定期删除

3）当前已用内存超过maxmemory限定时，触发内存淘汰策略（主动清理）

含义

1）定时删除
在设置某个 key 的过期时间，同时创建一个定时器，让定时器在该过期时间到来时，立即执行对其进行删除的操作。

实现原理：过期键的定期删除策略由redis.c/activeExpireCycle函数实现，每当Redis的服务器周期性操作redis.c/serverCron函数执行时，activeExpireCycle函数就会被调用，它在规定的时间内，分多次遍历服务器中的各个数据库，从数据库的expires字典中随机检查一部分键的过期时间，并删除其中的过期键。

优点：通过使用定时器，可以保证过期 key 可以被尽快的删除，并且释放过期 key 所占用的内存

缺点：对 CPU 是不友好的，当过期键比较多的时候，删除过期 key 会占用相当一部分的 CPU 资源，对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。

2）定期删除

每隔一段时间随机抽取一些（由算法决定，不可能全部key，比如检查10w 个 key，那 redis 基本上就崩了，cpu 负载会很高）设置了过期时间的 key，检查其是否过期，如果过期就删除(配置redis.conf的hz选项，默认为10，1s刷新的频率。即1秒执行10次，相当于100ms执行一次，hz值越大，说明刷新频率越快，Redis性能损耗也越大)

定期删除是对上面两种删除策略的一种整合和折中，其难点是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策略，以至于将CPU时间过多地消耗在删除过期键上
• 如果删除操作执行得太少，或者执行的时间太短，定期删除策略又会和惰性删除策略一样，出现浪费内存的情况

每个一段时间就对一些 key 进行采样检查，检查是否过期，如果过期就进行删除

1、采样一定个数的key，采样的个数可以进行配置，并将其中过期的 key 全部删除；

2、如果过期 key 的占比超过可接受的过期 key 的百分比，则重复删除的过程，直到过期key的比例降至可接受的过期 key 的百分比以下。

优点：定期删除，通过控制定期删除执行的时长和频率，可以减少删除操作对 CPU 的影响，同时也能较少因过期键带来的内存的浪费。

缺点：

a、执行的频率不太好控制

b、频率过快对 CPU 不友好，如果过慢了就会对内存不太友好，过期的键值对不能及时的被删除掉

c、如果一个键值对过期了，但是没有被删除，这时业务再次获取到这个键值对，那就会获取到被删除的数据了，这肯定是不合理的

定期删除可能会导致很多过期 key 到了时间并没有被删除掉，此时就需要惰性删除。

3）惰性删除
惰性删除，当一个键值对过期时，只有再次用到这个键值对的时候才去检查删除这个键值对，也就是如果用不着，这个键值对就会一直存在。

实现原理：过期键的惰性删除策略由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expireIfNeeded函数对输入键进行检查。如果输入键已经过期，那么expireIfNeeded函数将输入键从数据库中删除；如果输入键未过期，那么expireIfNeeded函数不做动作。

优点：对 CPU 是友好的，只有在取出键值对的时候才会进行过期检查，这样就不会把 CPU 资源花费在其他无关紧要的键值对的过期删除上。

缺点：如果一些键值对永远不会被再次用到，那么将不会被删除，最终会造成内存泄漏，无用的垃圾数据占用了大量的资源，但服务器却不能去删除。

 

总结：上面讨论的三种策略，都有或多或少的问题。Redis 中实际采用的策略是定期删除+惰性删除的组合方式：定期删除，获取 CPU和内存的使用平衡，针对过期的key可能得不到及时的删除；当key被再次获取的时候，通过惰性删除再做一次过期检查，来避免业务获取到过期内容。

为什么不用定时删除策略

定时删除用一个定时器来负责监视key，过期则自动删除。虽然内存及时释放，但是非常消耗CPU资源。在大并发请求下，CPU要将时间应用在处理请求，而不是删除key，因此Redis实际中没有采用这一策略。

现在还面临一个问题：如果定期删除漏掉了很多过期的key，此时也没有及时去查（即未走惰性删除），此时怎么样？如果大量过期的key堆积在内存里，可能导致redis内存块即将耗尽（OOM），应该怎么做?

解决方案：会执行内存淘汰策略。

Redis持久化时，过期键的处理策略
1）AOF

• AOF写⼊阶段：该值还没有被删除，保留过期键；真正删除时候追加⼀条DEL命令

• AOF重写阶段：已过期的键不会被保存到重写后的AOF⽂件中

2）RDB

• RDB⽣成阶段：对key进⾏检查，过期的key不会被载⼊到数据库中

• RDB加载阶段：

◦ 主服务器：载⼊时候，会对key进⾏检查，过期时候不会被加载到数据库中

◦ 从服务器：⽆论是否过期都会被载⼊（主从服务器同步时候，从服务器数据会被清空，所以过期键写到从服务器影响不大）

Redis主从模式中，过期键的处理策略

▪ 从库对过期键删除是被动的（从库读到过期键还是会返回），等主库key到期时，在AOF中追加⼀条DEL命令，同步到所有从库