Redis 之数据过期策略
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- 定时删除
- 惰性删除
Redis 中有惰性删除与定时删除两种数据删除策略。Redis 将这两种策略结合使用，是为了在性能和内存管理之间取得平衡。惰性删除策略减少了 CPU 开销，而定时删除策略则能及时清理部分过期键，避免大量过期键长时间占用内存。这样既保证了 Redis 的高性能，又能有效地管理内存资源。
TTL 指令说明
Redis 是一种内存级数据库，所有数据均存放在内存中，内存中的数据可以通过 TTL 指令获取其状态。通过 TTL 指令获取数据状态可能返回如下结果：
- 返回正整数：表示距离数据被删除的剩余时间；
- 返回
-1：表示该数据永久有效； - 返回
-2：表示已经过期的数据或被删除的数据或未定义的数据。
过期键存储结构
在 Redis 中，当你为一个键值对设置过期时间时，Redis 会在内部维护一个额外的数据结构来管理这些过期键。具体来说，Redis 数据库结构中除了有一个用于存储普通键值对的字典（dict）之外，还会有一个专门用于存储过期键信息的字典（expires）。
- 普通键值对字典：用于存储正常的
key - value数据，即你通过SET等命令设置的键值对。 - 过期键字典（
expires）：是一个哈希表，其中的key是那些设置了过期时间的键，而value是该键的过期时间戳（以毫秒为单位），表示该键在这个时间点之后就会过期。
定时删除
定时删除策略也被称为定期删除策略，Redis 会按照一定的时间周期，周期性地在数据库中随机抽取一部分键进行检查，判断这些键是否过期，如果过期则将其删除。
定时删除策略执行流程如下：
- 周期性执行：Redis 服务器在启动时会初始化一个定时任务，默认情况下，Redis 每秒会执行 10 次过期键检查操作（这个频率可以通过配置参数
hz进行调整，hz越大，检查频率越高，但也会对性能产生一定影响）。 - 随机抽样检查：每次执行过期键检查时，Redis 并不会遍历数据库中的所有键，因为这样会带来巨大的性能开销。而是随机从数据库中选取一部分键（具体数量由 Redis 内部算法决定），对这些键进行过期检查。
- 删除过期键：对于抽样检查中发现的过期键，Redis 会将其从数据库中删除，释放相应的内存空间。
- 循环检查：如果在一次检查中，发现过期键的比例超过了一定阈值（默认是 25%），Redis 会继续进行下一轮的过期键检查操作，直到过期键的比例低于阈值或者达到了执行时间上限，以保证过期键能被及时清理。
调整 Redis 执行过期键检查的频率可以通过修改 Redis 配置文件 redis.conf 中的 hz 参数来实现。例如，将检查频率提高到每秒 20 次：
# 修改前
# hz 10# 修改后
hz 20
修改完成后，重启 Redis 服务器使配置生效。
定时删除策略本质上是一种用 CPU 性能换取存储空间的策略（时间换空间），其优缺点如下：
- 优点：节约内存，时效到时立刻删除内存占用；
- 缺点：CPU 压力很大，无论 CPU 此时负载多高，都会占用 CPU，会影响 Redis 服务器响应时间和指令吞吐量。
惰性删除
惰性删除策略并不会主动去检查和删除过期键，而是在客户端尝试访问某个键时，Redis 会先检查该键是否已经过期。如果过期，Redis 会立即删除这个键，并返回给客户端一个空结果（例如，对于 GET 操作返回 nil）；如果未过期，则正常处理客户端的请求。
例如：
set name zhangsan 10
get name
对于以上案例中，在惰性删除策略下，get name 时发现 name 过期，name 才会被删除。
惰性删除策略本质上是一种拿存储空间换 CPU 性能（即空间换时间）的策略，优缺点如下：
- 优点：节约 CPU 性能。不需要定期扫描所有的键来检查是否过期，避免了在大规模数据场景下对 CPU 资源的过度消耗。
- 缺点：内存压力问题。如果过期键一直没有被访问，它们会一直占用内存，可能导致内存泄漏。为了弥补这一缺点，Redis 还采用了定期删除策略。