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Redis是目前最流行的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)之一，在大規(guī)模存儲(chǔ)場(chǎng)景中有著廣泛的應(yīng)用。在使用Redis時(shí)，處理過(guò)期鍵（expired key）可以說(shuō)是非常重要的一件事情，尤其是對(duì)于數(shù)據(jù)更新頻繁的系統(tǒng)而言，如果不及時(shí)刪除過(guò)期鍵，可能會(huì)造成內(nèi)存泄漏和性能下降等問(wèn)題。而Redis自帶的過(guò)期鍵刪除機(jī)制也只是基于定期輪詢(xún)的方式，有可能會(huì)因?yàn)槎ㄆ趧h除線(xiàn)程阻塞而導(dǎo)致延遲。因此本文將介紹一種多線(xiàn)程優(yōu)化的過(guò)期處理方案。
首先我們來(lái)查看Redis的過(guò)期機(jī)制實(shí)現(xiàn)原理。Redis中的鍵值對(duì)可以設(shè)置過(guò)期時(shí)間，當(dāng)一個(gè)鍵的過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)，Redis會(huì)自動(dòng)將其刪除。具體的實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)一個(gè)叫做“過(guò)期時(shí)間表”（expires table）的字典來(lái)存儲(chǔ)所有設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵，字典的鍵為鍵名，值為鍵過(guò)期的時(shí)間戳。每當(dāng)Redis執(zhí)行某些操作時(shí)，會(huì)檢查這個(gè)過(guò)期時(shí)間表，如果檢測(cè)到某個(gè)鍵已經(jīng)過(guò)期，則將其刪除。
而Redis的定期刪除線(xiàn)程則是以固定的時(shí)間間隔（默認(rèn)為1秒）來(lái)掃描過(guò)期時(shí)間表，以檢測(cè)是否有過(guò)期鍵需要?jiǎng)h除。這個(gè)定時(shí)刪除機(jī)制雖然看上去比較簡(jiǎn)單，但也存在一些缺點(diǎn)：由于每個(gè)鍵過(guò)期時(shí)間不同，因此需要不停地遍歷整個(gè)過(guò)期時(shí)間表，大大降低了性能。由于Redis采用單線(xiàn)程模型，這個(gè)定時(shí)刪除機(jī)制也是單線(xiàn)程的，如果刪除操作大量堆積，就容易影響整個(gè)Redis的性能。
因此，我們可以通過(guò)采用多線(xiàn)程的方式來(lái)優(yōu)化Redis的過(guò)期處理。下面是一個(gè)多線(xiàn)程的Redis過(guò)期處理方案：
1. 我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的線(xiàn)程來(lái)處理過(guò)期鍵的刪除操作。
2. 我們可以通過(guò)Redis的SUBSCRIBE命令來(lái)監(jiān)聽(tīng)遺囑（will）通道，在通道中發(fā)布一個(gè)消息，用來(lái)告訴新的線(xiàn)程在哪個(gè)過(guò)期時(shí)間表中進(jìn)行刪除操作。
代碼如下：
import redis
import threading
def expired_keys_listener():
conn = redis.Redis()
p = conn.pubsub()
p.subscribe('__keyevent@0__ :expired')
for message in p.listen():
delete_expired_keys()
def delete_expired_keys():
conn = redis.Redis()
# 獲取要?jiǎng)h除的過(guò)期鍵
keys = conn.zrangebyscore('expired_keys', 0, int(time.time()))
# 根據(jù)過(guò)期鍵的名稱(chēng)進(jìn)行刪除操作
conn.delete(*keys)
t = threading.Thread(target=expired_keys_listener)
t.start()
3. 在新線(xiàn)程中，我們可以定義delete_expired_keys()函數(shù)，來(lái)執(zhí)行具體的過(guò)期鍵刪除操作。需要注意的是，在Redis中，我們可以使用zset（有序集合）來(lái)作為過(guò)期時(shí)間表，鍵名為過(guò)期鍵的名稱(chēng)，值為過(guò)期時(shí)間的時(shí)間戳。因此我們需要使用zrangebyscore()函數(shù)來(lái)獲取要?jiǎng)h除的過(guò)期鍵，并使用conn.delete()函數(shù)來(lái)進(jìn)行刪除操作。
4. 在主線(xiàn)程中，我們可以使用Redis的EXPIRE命令來(lái)設(shè)置過(guò)期時(shí)間。具體操作是將過(guò)期鍵和過(guò)期時(shí)間插入到過(guò)期時(shí)間表中，然后再調(diào)用EXPIRE命令來(lái)設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間。
代碼如下：
def set_key_expire(key, expire_time):
conn = redis.Redis()
conn.zadd('expired_keys', {key: expire_time})
conn.expire(key, expire_time - int(time.time()))
本文介紹的多線(xiàn)程Redis過(guò)期處理方案，可以有效地解決過(guò)期鍵刪除時(shí)的性能問(wèn)題，避免了定期刪除線(xiàn)程阻塞的問(wèn)題。同時(shí)，采用多線(xiàn)程還可以充分利用現(xiàn)代多核處理器的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高Redis的處理性能。
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