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PHP 面試官問:你說說Redis的幾個過期策略?

2020-09-24 05:40:13 後端開發

在使用redis時,一般會設定一個過期時間,當然也有不設定過期時間的,也就是永久不過期,當設定了過期時間,redis是如何判斷是否過期,以及根據什么策略來進行洗掉的,

設定過期時間
 expire key time(以秒為單位) 這是最常用的方式
setex(String key, int seconds, String value) 字串獨有的方式
除了字串自己獨有設定過期時間的方法外,其他方法都需要依靠expire方法來設定時間如果沒有設定時間,那快取就是永不過期如果設定了過期時間,之后又想讓快取永不過期,使用persist key


三種過期策略
定時洗掉
在設定key的過期時間的同時,為該key創建一個定時器,讓定時器在key的過期時間來臨時,對key進行洗掉

優點:

保證記憶體被盡快釋放
缺點:

   若過期key很多,洗掉這些key會占用很多的CPU時間,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,還需要去花時間洗掉這些key
定時器的創建耗時,若為每一個設定過期時間的key創建一個定時器(將會有大量的定時器產生),性能影響嚴重
懶漢式式洗掉
key過期的時候不洗掉,每次通過key獲取值的時候去檢查是否過期,若過期,則洗掉,回傳null,

優點:

洗掉操作只發生在通過key取值的時候發生,而且只洗掉當前key,所以對CPU時間的占用是比較少的,而且此時的洗掉是已經到了非做不可的地步(如果此時還不洗掉的話,我們就會獲取到了已經過期的key了)
缺點:

若大量的key在超出超時時間后,很久一段時間內,都沒有被獲取過,那么可能發生記憶體泄露(無用的垃圾占用了大量的記憶體)
定期洗掉
每隔一段時間執行一次洗掉過期key操作

優點:

    通過限制洗掉操作的時長和頻率,來減少洗掉操作對CPU時間的占用--處理"定時洗掉"的缺點
定期洗掉過期key--處理"懶漢式洗掉"的缺點
缺點:

   在記憶體友好方面,不如"定時洗掉"(會造成一定的記憶體占用,但是沒有懶漢式那么占用記憶體)
在CPU時間友好方面,不如"懶漢式洗掉"(會定期的去進行比較和洗掉操作,cpu方面不如懶漢式,但是比定時好)
難點:

  合理設定洗掉操作的執行時長(每次洗掉執行多長時間)和執行頻率(每隔多長時間做一次洗掉)(這個要根據服務器運行情況來定了),每次執行時間太長,或者執行頻率太高對cpu都是一種壓力,
每次進行定期洗掉操作執行之后,需要記錄遍歷回圈到了哪個標志位,以便下一次定期時間來時,從上次位置開始進行回圈遍歷
說明:

    memcached只是用了惰性洗掉,而redis同時使用了惰性洗掉與定期洗掉,這也是二者的一個不同點(可以看做是redis優于memcached的一點);
對于懶漢式洗掉而言,并不是只有獲取key的時候才會檢查key是否過期,在某些設定key的方法上也會檢查(eg.setnx key2 value2:該方法類似于memcached的add方法,如果設定的key2已經存在,那么該方法回傳false,什么都不做;如果設定的key2不存在,那么該方法設定快取key2-value2,假設呼叫此方法的時候,發現redis中已經存在了key2,但是該key2已經過期了,如果此時不執行洗掉操作的話,setnx方法將會直接回傳false,也就是說此時并沒有重新設定key2-value2成功,所以對于一定要在setnx執行之前,對key2進行過期檢查),
Redis采用的過期策略
懶漢式洗掉+定期洗掉

懶漢式洗掉流程:
在進行get或setnx等操作時,先檢查key是否過期;
若過期,洗掉key,然后執行相應操作;
若沒過期,直接執行相應操作;
定期洗掉流程
簡單而言,對指定個數個庫的每一個庫隨機洗掉小于等于指定個數個過期key

遍歷每個資料庫(就是redis.conf中配置的"database"數量,默認為16)
檢查當前庫中的指定個數個key(默認是每個庫檢查20個key,注意相當于該回圈執行20次,回圈體是下邊的描述)
如果當前庫中沒有一個key設定了過期時間,直接執行下一個庫的遍歷
隨機獲取一個設定了過期時間的key,檢查該key是否過期,如果過期,洗掉key
判斷定期洗掉操作是否已經達到指定時長,若已經達到,直接退出定期洗掉,
對于定期洗掉,在程式中有一個全域變數currentdb來記錄下一個將要遍歷的庫,假設有16個庫,我們這一次定期洗掉遍歷了10個,那此時的currentdb就是11,下一次定期洗掉就從第11個庫開始遍歷,假設currentdb等于15了,那么之后遍歷就再從0號庫開始(此時currentdb==0)
總結
在實際中,如果我們要自己設計過期策略,在使用懶漢式洗掉+定期洗掉時,控制時長和頻率這個尤為關鍵,需要結合服務器性能,已經并發量等情況進行調整,以致最佳,


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