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實現(xiàn)Redis多線程過期策略

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在Redis中，過期策略是清除過期鍵值對的重要機制。默認情況下，Redis使用單線程遍歷過期鍵，這可能會導致性能瓶頸。為了解決這個問題，我們可以實現(xiàn)Redis多線程過期策略。

原理

實現(xiàn)Redis多線程過期策略的核心思想是將過期鍵分配給多個線程進行處理。每個線程維護自己的過期鍵列表，并在定期間隔后遍歷列表并刪除過期鍵。這樣可以利用多線程處理過期鍵，提高Redis的清除效率。

過期鍵維護

我們需要實現(xiàn)一個過期鍵維護模塊，即將Redis中的鍵值對加入到過期列表中，并提供遍歷列表和刪除過期鍵的函數(shù)。

#include 
#include "dict.h"

#define EXPIRE_ONE_TIMES 30 // 遍歷過期列表的時間間隔，單位為秒

typedef struct expireentry {
  void *KEY;
  time_t expireTime;
  struct expireEntry *NEXT;
} expireEntry;

typedef struct {
  dict *expireDict; // 維護過期鍵的字典
  expireEntry *head; // 過期列表頭節(jié)點
  expireEntry *tl; // 過期列表尾節(jié)點
  pthread_mutex_t lock; // 多線程安全的互斥鎖
} expireList;
expireList *createExpireList() {
  expireList *expList- = malloc(sizeof(*expList));
  expList->expireDict = dictCreate(&stringTableDictType, NULL);
  expList->head = NULL;
  expList->tl = NULL;
  pthread_mutex_init(&expList->lock, NULL);
  return expList;
}
void addExpireEntry(expireList *expList, void *key, time_t expireTime) {
  expireEntry *entry = malloc(sizeof(*entry));
  entry->key = key;
  entry->expireTime = expireTime;
  entry->next = NULL;
  dictAdd(expList->expireDict, key, entry);
  // 將過期鍵添加到過期列表中
  pthread_mutex_lock(&expList->lock);
  if (expList->tl) {
    expList->tl->next = entry;
    expList->tl = entry;
  } else {
    expList->head = expList->tl = entry;
  }
  pthread_mutex_unlock(&expList->lock);
}
void deleteExpireEntry(expireList *expList, void *key) {
  expireEntry *entry = dictFetchValue(expList->expireDict, key);
  if (entry) {
    dictDelete(expList->expireDict, key);
    // 從過期列表中刪除過期鍵
    pthread_mutex_lock(&expList->lock);
    if (expList->head == entry) {
      expList->head = entry->next;
    }
    if (expList->tl == entry) {
      expList->tl = NULL;
    }
    if (entry->next) {
      entry->next = entry->next->next;
    }
    pthread_mutex_unlock(&expList->lock);
    free(entry);
  }
}

expireEntry *getExpireListHead(expireList *expList) {
  return expList->head;
}

過期處理

接下來，我們需要把過期鍵列表交給多個線程處理。在每個線程中，遍歷本地過期鍵列表，并刪除過期鍵。需要注意的是，在刪除時，需要同時刪除過期鍵的字典條目和過期列表節(jié)點。以下是線程函數(shù)的實現(xiàn)。

void *expireThread(void *arg) {
  expireList *expList = arg;
  while (1) {
    sleep(EXPIRE_ONE_TIMES);
    time_t now = time(NULL);
    expireEntry *prev = NULL;
    expireEntry *entry = getExpireListHead(expList);
    while (entry) {
      if (entry->expireTime 
        dictDelete(expList->expireDict, entry->key);
        if (prev) {
          prev->next = entry->next;
        } else {
          expList->head = entry->next;
        }
        if (!entry->next) {
          expList->tl = prev;
        }
        free(entry);
        printf("[Redis] Expire Thread: key %s expired.\n", entry->key);
      } else {
        prev = entry;
      }
      entry = entry->next;
    }
  }
  return NULL;
}

在Redis啟動時，我們需要創(chuàng)建多個處理過期的線程，并將過期鍵添加到過期鍵列表中。以下是示例代碼。

#define THREADS_NUMBER 2 // 設置線程數(shù)量
// ...
expireList *expList = createExpireList();
pthread_t threads[THREADS_NUMBER];
for (int i = 0; i 
  pthread_create(&threads[i], NULL, expireThread, expList);
}
// ...

總結

通過使用多線程過期策略，我們可以提高Redis的并發(fā)性和清除效率。需要注意的是，過期鍵列表的維護需要實現(xiàn)多線程安全，避免出現(xiàn)并發(fā)錯誤。同時，在線程函數(shù)中，需要使用時間戳判斷是否過期，而不是在Redis中使用的精確過期時間。

完整代碼

以下是實現(xiàn)了多線程過期策略的Redis代碼。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "server.h"
#include "object.h"
#include "t_string.h"
#include "dict.h"
#define THREADS_NUMBER 2 // 設置線程數(shù)量
#define EXPIRE_ONE_TIMES 30 // 遍歷過期列表的時間間隔，單位為秒
typedef struct expireEntry {
  void *key;
  time_t expireTime;
  struct expireEntry *next;
} expireEntry;

typedef struct {
  dict *expireDict; // 維護過期鍵的字典
  expireEntry *head; // 過期列表頭節(jié)點
  expireEntry *tl; // 過期列表尾節(jié)點
  pthread_mutex_t lock; // 多線程安全的互斥鎖
} expireList;
expireList *createExpireList() {
  expireList *expList = malloc(sizeof(*expList));
  expList->expireDict = dictCreate(&stringTableDictType, NULL);
  expList->head = NULL;
  expList->tl = NULL;
  pthread_mutex_init(&expList->lock, NULL);
  return expList;
}
void addExpireEntry(expireList *expList, void *key, time_t expireTime) {
  expireEntry *entry = malloc(sizeof(*entry));
  entry->key = key;
  entry->expireTime = expireTime;
  entry->next = NULL;
  dictAdd(expList->expireDict, key, entry);
  // 將過期鍵添加到過期列表中
  pthread_mutex_lock(&expList->lock);
  if (expList->tl) {
    expList->tl->next = entry;
    expList->tl = entry;
  } else {
    expList->head = expList->tl = entry;
  }
  pthread_mutex_unlock(&expList->lock);
}
void deleteExpireEntry(expireList *expList, void *key) {
  expireEntry *entry = dictFetchValue(expList->expireDict, key);
  if (entry) {
    dictDelete(expList->expireDict, key);
    // 從過期列表中刪除過期鍵
    pthread_mutex_lock(&expList->lock);
    if (expList->head == entry) {
      expList->head = entry->next;
    }
    if (expList->tl == entry) {
      expList->tl = NULL;
    }
    if (entry->next) {
      entry->next = entry->next->next;
    }
    pthread_mutex_unlock(&expList->lock);
    free(entry);
  }
}

expireEntry *getExpireListHead(expireList *expList) {
  return expList->head;
}

void *expireThread(void *arg) {
  expireList *expList = arg;
  while (1) {
    sleep(EXPIRE_ONE_TIMES);
    time_t now = time(NULL);
    expireEntry *prev = NULL;
    expireEntry *entry = getExpireListHead(expList);
    while (entry) {
      if (entry->expireTime 
        dictDelete(expList->expireDict, entry->key);
        if (prev) {
          prev->next = entry->next;
        } else {
          expList->head = entry->next;
        }
        if (!entry->next) {
          expList->tl = prev;
        }
        free(entry);
        printf("[Redis] Expire Thread: key %s expired.\n", entry->key);
      } else {

成都創(chuàng)新互聯(lián)科技有限公司，經(jīng)過多年的不懈努力，公司現(xiàn)已經(jīng)成為一家專業(yè)從事IT產品開發(fā)和營銷公司。廣泛應用于計算機網(wǎng)絡、設計、SEO優(yōu)化、關鍵詞排名等多種行業(yè)！

文章名稱：實現(xiàn)Redis多線程過期策略（redis過期多線程）
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