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聰明的Redis: 優(yōu)雅應對過期場景
Redis是一種高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，廣泛應用于緩存、隊列、實時計數(shù)等領域。但是，Redis的內(nèi)存有限，當內(nèi)存不足時，就需要對緩存數(shù)據(jù)進行淘汰。Redis提供多種淘汰策略，常用的有：LRU（最近最少使用）、LFU（最不常用）等。但是，這些策略無法滿足所有場景，例如定時過期等，就需要額外的處理。
在Redis中，設置過期時間的數(shù)據(jù)稱為“過期鍵”。當訪問一個過期鍵時，Redis會刪除該鍵并返回nil。為了維護過期鍵，Redis采用了一種稱為“惰性刪除”的機制，即在訪問數(shù)據(jù)時檢查其是否過期，如果發(fā)現(xiàn)過期就刪除。這種機制的優(yōu)點是占用內(nèi)存更少，但是會導致訪問過期鍵時增加延遲。為了避免延遲，可以通過定時刪除或主動刪除過期鍵。
定時刪除過期鍵
定時刪除過期鍵的原理很簡單：為每個過期鍵設置定時器，在過期時間達到時刪除鍵。Redis提供了兩種方式實現(xiàn)定時刪除：定時器和惰性刪除結(jié)合使用和Redis自帶的過期鍵刪除機制。下面分別介紹這兩種方式的實現(xiàn)。
定時器和惰性刪除結(jié)合使用
通過定時器和惰性刪除結(jié)合使用，可以實現(xiàn)定時刪除過期鍵。具體實現(xiàn)如下：
1. 定義一個函數(shù)timed_delete，該函數(shù)獲取所有鍵的到期時間，并找出其中最早的時間，然后通過定時器在該時間到達時調(diào)用timed_delete函數(shù)，遞歸調(diào)用直到?jīng)]有過期鍵為止。
2. 接著，在Redis啟動時調(diào)用timed_delete函數(shù)，然后在Redis執(zhí)行命令時，同時檢查惰性刪除是否已經(jīng)刪除過期鍵。
Redis中提供了KEYs命令可以獲取所有鍵，通過TTL命令可以獲取過期鍵的過期時間。
代碼實現(xiàn)如下：
“`python
import redis
import threading
import time
redis_client = redis.Redis()
def timed_delete():
keys = redis_client.keys(‘*’)
if len(keys) > 0:
min_ttl = min(redis_client.ttl(key) for key in keys if redis_client.ttl(key) > 0)
if min_ttl > 0:
threading.Timer(min_ttl, timed_delete).start()
for key in keys:
if redis_client.ttl(key) == -1:
continue
if redis_client.ttl(key) == 0:
redis_client.delete(key)
timed_delete()
Redis自帶的過期鍵刪除機制
Redis自帶了一種自動刪除過期鍵的機制，具體實現(xiàn)如下：
1. 設置過期時間時，將過期鍵插入一個有序集合，鍵名為“{eml:cache}:expire_set”，分值為過期時間。
2. 總是獲取最早的過期鍵，通過定時器在該時間到達時調(diào)用過期鍵刪除函數(shù)，該函數(shù)獲取有序集合中分值最小的元素，并從有序集合中刪除該元素，然后刪除對應的鍵。
代碼實現(xiàn)如下：
```python
import redis
import time
KEY_EXPIRE_SET = '{eml:cache}:expire_set'
redis_client = redis.Redis()
def ttl_by_key(key):
ttl_datetime = redis_client.ttl(key)
if ttl_datetime is None:
return -1
return max(0, ttl_datetime)
def expire_set_delete():
while True:
now = time.time()
with redis_client.pipeline(transaction=False) as pipe:
pipe.zrangebyscore(KEY_EXPIRE_SET, 0, now).delete()
pipe.execute()
time.sleep(0.01)
expire_set_delete_thread = threading.Thread(target=expire_set_delete)
expire_set_delete_thread.setDaemon(True)
expire_set_delete_thread.start()
通過上述兩種方式，可以實現(xiàn)定時刪除過期鍵，從而提高緩存的訪問效率。
主動刪除過期鍵
除了定時刪除過期鍵外，還可以通過主動刪除過期鍵來避免訪問過期鍵時增加延遲。主動刪除過期鍵依賴于Redis提供的key space notification機制，該機制可以在鍵被刪除時發(fā)送通知。具體實現(xiàn)如下：
1. 啟用key space notification機制。
2. 創(chuàng)建一個pub/sub客戶端，訂閱“__keyspace@0__:del”頻道，并設置回調(diào)函數(shù)，在回調(diào)函數(shù)中刪除過期鍵。
代碼實現(xiàn)如下：
“`python
import redis
redis_client = redis.Redis()
def delete_expired_keys(event):
key = event[‘data’]
redis_client.delete(key)
pubsub = redis_client.pubsub()
pubsub.psubscribe(‘__keyspace@0__:del’)
for message in pubsub.listen():
if message[‘type’] == ‘pmessage’:
delete_expired_keys(message)
通過上述方式，可以實現(xiàn)主動刪除過期鍵，并提高緩存的訪問效率。
結(jié)論
Redis是一種高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，我們可以通過設置過期時間的方式實現(xiàn)緩存的過期。但是，過期鍵的管理需要額外處理。通過定時刪除和主動刪除兩種方式，可以實現(xiàn)優(yōu)雅地應對過期場景。我們可以根據(jù)實際場景選擇合適的方式實現(xiàn)過期鍵的管理，從而提高Redis的性能和可靠性。
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新聞來源：http://www.dlmjj.cn/article/dpspsie.html
