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Redis實(shí)現(xiàn)無懈可擊的TTL
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Redis是一款流行的內(nèi)存鍵值數(shù)據(jù)庫，被廣泛用于緩存和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。其中，TTL（Time to Live）就是Redis緩存中非常實(shí)用的一項(xiàng)功能，它可以控制每個(gè)鍵值對(duì)的生命周期，讓Redis的內(nèi)存占用更加合理，并且能夠自動(dòng)進(jìn)行緩存的清理。
然而，Redis的TTL 功能也存在一個(gè)問題：當(dāng)緩存的鍵值數(shù)量較多、生命周期不同時(shí)，如何保證清理的精確性和效率呢？
我們可以使用一種叫做 Redis GCR（Garbage Collection by Redis）的方法，它結(jié)合Redis自身的一些特性，實(shí)現(xiàn)了更為可靠和高效的TTL機(jī)制。
Redis GCR的基本設(shè)計(jì)原則是：利用Redis的定時(shí)任務(wù)、復(fù)制和事件通知等功能來監(jiān)控緩存中鍵值的過期時(shí)間，并批量清理那些過期數(shù)據(jù)。其具體實(shí)現(xiàn)流程如下：
1. 將緩存中所有鍵值按照過期時(shí)間排序，建立變量last_expire來記錄最早的過期時(shí)間。
“`python
def update_last_expire():
if not redis.exists(“expired”):
# 第一次調(diào)用，把所有符合要求的鍵值都加入 expired 集合中
for KEY in redis.keys(“*”):
if redis.pttl(key) >= 0:
redis.zadd(“expired”, key, redis.pttl(key))
if last_expire is None:
last_expire = redis.pttl(key)
else:
last_expire = min(last_expire, redis.pttl(key))
elif redis.zcard(expired):
# expired 集合非空，更新 last_expire 變量
last_expire = redis.zrange(expired, 0, 0, withscores=True)[0][1]
else:
# expired 集合為空，last_expire 置為 None
last_expire = None
2. 利用定時(shí)任務(wù)，定期檢查過期時(shí)間最早的鍵值是否已經(jīng)過期，如果過期則將這些鍵值從緩存中刪除。
```python
def check_expiry():
if last_expire is not None:
while last_expire
# 從 expired 集合中取出過期時(shí)間最早的鍵值，并從緩存中刪除
expired_keys = redis.zrangebyscore("expired", 0, last_expire)
redis.delete(*expired_keys)
redis.zrem("expired", *expired_keys)
update_last_expire()
3. 利用復(fù)制特性，將檢查過期時(shí)間的定時(shí)任務(wù)發(fā)送到集群中所有的Redis節(jié)點(diǎn)上，并且保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)上只有一個(gè)定時(shí)任務(wù)在運(yùn)行。
“`python
def setup_replication():
master_addr = redis.config_get(“master”)[b”address”].decode(“utf-8”)
if master_addr == “0.0.0.0:0”:
# 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，不需要復(fù)制
return
while True:
# 監(jiān)控主節(jié)點(diǎn)心跳信號(hào)，如果主節(jié)點(diǎn)下線則重新復(fù)制
try:
redis.ping()
master_time = redis.time()[0]*1000
break
except redis.exceptions.ConnectionError:
time.sleep(1)
slave_name = redis.config_get(“slaveof”)[b”host”].decode(“utf-8”)
slave_port = redis.config_get(“slaveof”)[b”port”].decode(“utf-8”)
slave_redis = redis.StrictRedis(host=slave_name, port=slave_port)
while True:
try:
# 向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送 SYNC 命令，復(fù)制任務(wù)啟動(dòng)
slave_redis.slaveof(master_addr.split(“:”)[0], int(master_addr.split(“:”)[1]))
slave_redis.send_command(“SYNC”)
response = slave_redis.read_response()
if response != b”FULLRESYNC”:
# 復(fù)制失敗，重試
rse Exception(“Replication error”)
last_master_time = int(response.split()[-1].decode(“utf-8”))
last_slave_time = redis.time()[0]*1000
# 計(jì)算主從節(jié)點(diǎn)時(shí)間差，設(shè)置定時(shí)任務(wù)
interval = (last_slave_time – last_master_time) // 2
redis.execute_command(“SCHEDULE”, “check_expiry”, interval, “”)
break
except redis.exceptions.ConnectionError:
time.sleep(1)
4. 利用事件通知，將緩存更新的信息實(shí)時(shí)傳給正在運(yùn)行的命令，以保證緩存的一致性和可靠性。
```python
def setup_event_notification():
pubsub = redis.pubsub(ignore_subscribe_messages=True)
pubsub.subscribe("__keyspace@0__:*")
for item in pubsub.listen():
# 監(jiān)控所有更新事件，如果鍵值過期則立即更新 expired 集合
if item["type"] == "pmessage":
key = item["channel"].split(":")[-1]
if item["data"] == "expired":
if redis.pttl(key) >= 0:
redis.zadd("expired", key, redis.pttl(key))
update_last_expire()
else:
if redis.exists(key):
ttl = redis.pttl(key)
if ttl >= 0:
redis.zadd("expired", key, ttl)
update_last_expire()
else:
redis.zrem("expired", key)
update_last_expire()
else:
redis.zrem("expired", key)
update_last_expire()
綜上所述，Redis GCR是一種簡(jiǎn)單高效、可靠穩(wěn)定的緩存TTL機(jī)制實(shí)現(xiàn)方案，它結(jié)合了Redis自身的特性，并利用了定時(shí)任務(wù)、復(fù)制和事件通知等功能，能夠自動(dòng)清除那些過期的數(shù)據(jù)，并且保證了性能、可靠性和擴(kuò)展性。作為Redis的TTL機(jī)制實(shí)現(xiàn)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，Redis GCR已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種基于Redis的應(yīng)用中，為緩存應(yīng)用的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的支持。
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網(wǎng)站題目：Redis實(shí)現(xiàn)無懈可擊的TTL（redis絕對(duì)ttl）
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