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Redis データの有効期限戦略の詳細な説明

この記事では、Redis の有効期限メカニズムについて簡単に説明します (推奨: redis ビデオチュートリアル )

説明する前に、質問しましょう。サーバーは redis をキャッシュとして使用することが多く、多くのデータが一時的にキャッシュされ、使用後は長期間再使用されない可能性があります (セッションを一時的に保存する、または毎日の市場株価データのみを保存するなど)。

#Redis は未使用のデータを独自にリサイクルしてクリーンアップしますか?

そうであれば、どのように設定すればよいですか?

そうでない場合、データの蓄積によって大量のストレージ領域が占有されるのを防ぐにはどうすればよいでしょうか?

私はこれまで Redis についてあまり深く理解したことがありませんでした。最近、プロジェクトで需要シナリオに遭遇しました。Redis に保存されている一部のデータをクリアする必要があります。主に、しばらくフィルタリングし、不十分なデータを削除することが含まれます. しかし、このように毎日作業を行う必要があるため、作業量は比較的大きく、毎日時間通りに手動で掃除する必要があります. これも現実的ではありません. 後で調べたところ、有効期限を設定する機能があることがわかりましたRedis、つまり、Redis データベースに保存されているデータの有効期限関数を設定するための値で、有効期限を設定できます。

キャッシュデータベースとして、これは非常に実用的です。これが、この記事で説明する Redis の有効期限メカニズムです。実際、このメカニズムは幅広いシナリオで使用されています。たとえば、一般的なプロジェクトにおけるトークンや一部のログイン情報、特に SMS 検証コードは、時間制限があるか、リクエストの数が制限されています。従来のデータベース処理に従う場合は、この方法では、有効期限を自分で判断するのが一般的であり、プロジェクトのパフォーマンスに重大な影響を与えることは間違いありません。

1. 有効期限の設定

Redis の保存された値の有効期限処理では、実際には値のキー、つまり、時間もキーの有効期間の設定です。 Expires ディクショナリには、すべてのキーの有効期限が保存されます。Expires は、有効期限フィールドとも呼ばれます。

キーの有効期限 (秒単位) -- これは最も一般的に使用されるメソッドです

#setex(String key, int months, String value) -- 文字列に固有のメソッド

注:

1. 有効期限を設定する文字列独自のメソッドに加えて、他のメソッドも期限メソッドに依存して時間を設定する必要があります。時間が設定されていない場合、キャッシュは期限切れになりません

3。有効期限を設定し、後でキャッシュを期限切れにしない場合は、永続キーを使用します

1。一般的に使用される方法

一般的にメイン有効期限を処理するための 4 つのメソッドが含まれており、その中で、expire は秒単位、pexpire はミリ秒単位です。

EXPIRE key seconds　　//将key的生存时间设置为ttl秒
PEXPIRE key milliseconds　　//将key的生成时间设置为ttl毫秒
EXPIREAT key timestamp　　//将key的过期时间设置为timestamp所代表的的秒数的时间戳
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp　　//将key的过期时间设置为timestamp所代表的的毫秒数的时间戳

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注: timestamp は Unix タイムスタンプです (例: timestamp=1499788800 は、2017.07.12 に期限切れになることを意味します)

2 つの方法 1 と 2 は、有効期限を設定するためのものです。検証コードを処理するために最も一般的に使用される戦略は、3 分または 5 分後に有効期限が切れるように設定し、分を秒またはミリ秒に変換して Redis に保存することです。

3と4の2つの方法は有効期限を指定する方法で、例えばクーポンの有効期限は、ある年の、ある月の、ある日ということになりますが、単位が異なります。

EXPIREAT を例として、その使用法を簡単に説明します。

戻り値

次のような 1 または 0 の整数値:

キーにタイムアウトが正常に設定された場合は、1

If を返します。キータイムアウトが存在しないか、設定できず、0 を返します。

構文

次は、Redis の EXPIREAT コマンドの基本構文です。

redis 127.0.0.1:6379> Expireat KEY_NAME TIME_IN_UNIX_TIMESTAMP

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Example

まず、Redis でキー akey を作成し、akey にいくつかの値を設定します。

redis 127.0.0.1:6379> SET akey redis 
OK

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次に、作成したキーを設定するためのタイムアウトを 60 秒に設定します。

127.0.0.1:6379> SET akey redis
OK
127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1393840000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS akey
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SET akey redis
OK
127.0.0.1:6379> EXPIREAT akey 1493840000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS akey
(integer) 1

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他の 3 つの使用法は同様であるため、ここでは 1 つずつ説明しません Redis データの有効期限戦略の詳細な説明

2. 文字列固有のメソッド

特別な処理このメソッドは SETEX コマンドで、指定されたキーの値と有効期限を設定します。キーがすでに存在する場合、SETEX コマンドは古い値を置き換えます。

戻り値

設定が成功した場合はOKを返します。

構文

Redis Setex コマンドの基本構文は次のとおりです:

redis 127.0.0.1:6379> SETEX KEY_NAME TIMEOUT VALUE

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Example

redis 127.0.0.1:6379> SETEX mykey 60 redis
OK
redis 127.0.0.1:6379> TTL mykey
60
redis 127.0.0.1:6379> GET mykey
"redis

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2. 3 つの有効期限戦略

Timed deletion

意味: キーの有効期限を設定する際に、キーのタイマーを作成し、有効期限が切れたときにタイマーによってキーが削除されるようにします。削除

利点: メモリができるだけ早く解放されるようにする

欠点:

期限切れのキーが多数ある場合、これらのキーの削除に時間がかかります大量の CPU 時間。CPU 時間が不足している場合、CPU は重要な作業にすべての時間を費やすことができず、これらのキーの削除にも時間を費やす必要があります。

タイマーの作成には時間がかかります。有効期限を設定してキーごとにタイマーを作成すると (多数のタイマーが生成されます)、パフォーマンスへの影響は深刻になります

誰も使用しません

遅延削除

意味: キーの有効期限が切れてもキーは削除されません。データベースからキーを取得するたびに、有効期限が切れているかどうかを確認します。有効期限が切れている場合は、削除して null を返します。

优点：删除操作只发生在从数据库取出key的时候发生，而且只删除当前key，所以对CPU时间的占用是比较少的，而且此时的删除是已经到了非做不可的地步（如果此时还不删除的话，我们就会获取到了已经过期的key了）

缺点：若大量的key在超出超时时间后，很久一段时间内，都没有被获取过，那么可能发生内存泄露（无用的垃圾占用了大量的内存）

定期删除

含义：每隔一段时间执行一次删除(在redis.conf配置文件设置hz，1s刷新的频率)过期key操作

优点：

通过限制删除操作的时长和频率，来减少删除操作对CPU时间的占用--处理"定时删除"的缺点

定期删除过期key--处理"惰性删除"的缺点

缺点

在内存友好方面，不如"定时删除"

在CPU时间友好方面，不如"惰性删除"

难点

合理设置删除操作的执行时长（每次删除执行多长时间）和执行频率（每隔多长时间做一次删除）（这个要根据服务器运行情况来定了）

看完上面三种策略后可以得出以下结论：

定时删除和定期删除为主动删除：Redis会定期主动淘汰一批已过去的key

惰性删除为被动删除：用到的时候才会去检验key是不是已过期，过期就删除

惰性删除为redis服务器内置策略

定期删除可以通过：

第一、配置redis.conf 的hz选项，默认为10 （即1秒执行10次，100ms一次，值越大说明刷新频率越快，最Redis性能损耗也越大）

第二、配置redis.conf的maxmemory最大值，当已用内存超过maxmemory限定时，就会触发主动清理策略

注意：

上边所说的数据库指的是内存数据库，默认情况下每一台redis服务器有16个数据库（关于数据库的设置，看下边代码），默认使用0号数据库，所有的操作都是对0号数据库的操作，关于redis数据库的存储结构，查看第八章 Redis数据库结构与读写原理

# 设置数据库数量。默认为16个库，默认使用DB 0，可以使用"select 1"来选择一号数据库
# 注意：由于默认使用0号数据库，那么我们所做的所有的缓存操作都存在0号数据库上，
# 当你在1号数据库上去查找的时候，就查不到之前set过得缓存
# 若想将0号数据库上的缓存移动到1号数据库，可以使用"move key 1"
databases 16

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memcached只是用了惰性删除，而Redis同时使用了惰性删除与定期删除，这也是二者的一个不同点（可以看做是redis优于memcached的一点）

对于惰性删除而言，并不是只有获取key的时候才会检查key是否过期，在某些设置key的方法上也会检查（eg.setnx key2 value2：该方法类似于memcached的add方法，如果设置的key2已经存在，那么该方法返回false，什么都不做；如果设置的key2不存在，那么该方法设置缓存key2-value2。

假设调用此方法的时候，发现redis中已经存在了key2，但是该key2已经过期了，如果此时不执行删除操作的话，setnx方法将会直接返回false，也就是说此时并没有重新设置key2-value2成功，所以对于一定要在setnx执行之前，对key2进行过期检查）

三、Redis采用的过期策略

惰性删除+定期删除

惰性删除流程

在进行get或setnx等操作时，先检查key是否过期，

若过期，删除key，然后执行相应操作；

若没过期，直接执行相应操作

定期删除流程（简单而言，对指定个数个库的每一个库随机删除小于等于指定个数个过期key）

遍历每个数据库（就是redis.conf中配置的"database"数量，默认为16）

检查当前库中的指定个数个key（默认是每个库检查20个key，注意相当于该循环执行20次，循环体时下边的描述）

如果当前库中没有一个key设置了过期时间，直接执行下一个库的遍历

随机获取一个设置了过期时间的key，检查该key是否过期，如果过期，删除key