《Redis源码学习笔记》键过期

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Redis可以为数据库中的每一个键关联一个过期时间，当到达指定时间后Redis就会把该键从数据库中删除，eg:

redis 127.0.0.1:6379> setex name 5 diaocow   # 为键name设置5秒的过期时间
OK
redis 127.0.0.1:6379> 5 秒后...
redis 127.0.0.1:6379> get name   # 键过期被删除，返回nil
(nil)

那这一切Redis究竟是怎么实现的呢？

1. 在RedisDb中维护了一个expires字典，其中的键就是那些已经设置了过期时间的键，而键值就是该键的过期时间（毫秒）：



2. 当我们去操作数据库中的一个键时（或读或写），Redis会首先检查该键是否已经过期（用当前时间去和键的过期时间比较），如果过期就删除，否则执行正常的操作流程，这种删除方式我们称作：惰性删除，伪代码：

def expireIfNeeded(key)
	# 获取该键的过期时间
    when_msec = redisDb.expires.get(key)
    # 该键没有关联任何过期时间
    if when_msec is None: 
        return False
    # 未过期
    if now_msec < when_msec: 
        return False
    # 已经过期
    redisDb.data.del(key)       # 从数据库中删除该键
    redisDb.expires.del(key)    
    propagateExpire(key)        # 把键过期消息同步给所有的slave节点（如果有必要）
    return True

具体细节请看:db.c/expireIfNeeded函数

3. 在服务器的常规计划任务中（serverCron），Redis会定期清理数据库中过期的键，具体过程为：循环每个数据库，从expires字典中随机挑选若干键，检查是否过期，如果过期就删除（这种删除方式，我们称作：定期删除）；为了防止这种清理过期键方式占用太多时间从而阻塞客户端请求（因为Redis是单线程的），Redis每当迭代了一定次数，就会检查已经运行了多长时间，并且当运行时间超过指定时间时，就结束清理过期键，伪代码：

def activeExpireCycle()
	# activeExpireCycle函数能够运行的时间限制 
    timelimit = THIS_FUNCTION_CAN_RUN_MS
    start_time = time.now()
    
    for dbnum in redisServer.dbs:
    	# 随机从标号为dbnum的数据库中取出MAX_EXPIRELOOKUPS_PER_CRON个键，检测是否过期
        for (i = 1; i < MAX_EXPIRELOOKUPS_PER_CRON; i++):
            if isKeyExpired(redisDbs[dbnum].expires.getRandomKey()):
                # 若过期，清理键
                redisDbs[dbnum].data.del(key)
                redisDbs[dbnum].expires.del(key)
                propagateExpire(key)
        # 检测目前运行时间，若超过timelimit，则推出
        if(time.now() - start_time >= timelimit): return

具体细节请看：redis.c/activeExpireCycle函数

键过期对slave和master的影响：

1. 当master删除一个过期键时，它会通过DEL KEY-NAME命令，把这“删除消息”传播给它的slaves：



2. 当客户端向slave请求一个过期键时，它仅仅告知客户端该键不存在（返回nil），而不会真的去删除这个键，只有当它收到master发过来的DEL命令时，它才会去删除一个键；

3. slave和master这样的做法（1和2）都是为了保证master-slave数据的一致性；

4. master/slave在保存RDB文件时会过滤那些已经过期的键，从而尽可能保证，存到RDB文件中的数据都是有效的（注意：这里只是过滤而不是删除）；

5. 非slave在加载RDB文件时同样也会过滤掉那些已经过期的键，从而尽可能保证，加载到内存中的数据都是有效的（当slave加载RDB文件时，它会全数加载，而不经过任何判断和过滤（即使加载的那个键已经过期），而这一切同样是出于数据一致性考虑的）

总结：
1. 熟悉键过期相关命令：setex expire ttl
2. 了解键过期实现原理；
3. 了解键过期对master/slave的影响