先來回顧一下Redis鍵的生存時間，過期時間的設置；然后會講到過期鍵刪除策略；然后會聊其他功能對過期鍵的處理。

2.鍵的生存時間

鍵過期時間設置通過Expire命令或者Pexpire命令，客戶端可以以毫秒級的精度為數據庫中的某個鍵設置生存時間，一段時間后Redis服務器會刪除生存時間為0的鍵。下面我們看一下Redis鍵的過期時間設置，以及查詢鍵剩余壽命。

EXPIRE key 5 #設置一個鍵的過期時間 單位秒
EXPIREAT KEY 1660753861  #設置過期時間某個時間戳過期（UNIX時間戳）單位秒

PEXPIRE key 33 #設置一個鍵的過期時間 單位毫秒
PEXPIREAT key 1660839534000 #設置過期時間某個時間戳過期（UNIX時間戳）單位毫秒

TTL key  # 返回鍵的剩余過期時長，單位秒
PTTL key # 返回鍵的剩余過期時長，單位毫秒

Redis中的這些鍵的過期時間如何保存

Redis中維護了一個過期字典。其數據結構中，字典的鍵是一個指針，指向某個數據庫鍵，而字典的鍵值則是一個long類型的整數，表示一個毫秒精度的UNIX時間戳。

其實上面幾種設置鍵過期時間的命令相當于最后都是調用 PEXPIREAT 這個命令。

3.鍵的過期刪除策略

3.1 如何判定鍵過期

Redis中判斷鍵是否過期會使用以下的方法

• 檢查給定的鍵是否存在于過期字典，如果存在則獲取鍵的過期時間
• 檢查當前的UNIX時間戳是否大于鍵的過期時間戳，大于過期時間戳的話則判定鍵過期

3.2 三種過期鍵刪除策略

常見刪除策略有三種：定時刪除、惰性刪除、定期刪除

3.2.1定時刪除

定時刪除是在設置鍵的過期時間時，設置一個定時器，定時器會在鍵的過期時間到來時立即刪除鍵

• 優點：內存友好，可以保證過期鍵盡可能快速地被刪除，釋放內存。
• 缺點：CPU資源分配不友好，如果過期鍵比較多的時候，此時刪除會占用大量的CPU資源，從而間接影響Redis的性能。

3.2.2惰性刪除

惰性刪除只會在程序需要使用鍵時，才會對當前鍵進行過期檢查，而不會去刪除其他的過期鍵。

• 優點：CPU資源耗費小，因為只是在取出鍵的時候才會做過期檢查，并刪除等操作。
• 缺點：過期鍵會占用內存，如果一個過期鍵永遠不被使用，那么就永遠不能被刪除，會造成內存泄漏。

惰性刪除執行步驟如下：

1. 執行讀寫命令時去檢查鍵的過期時間
2. 如果鍵過期，刪除鍵，整個流程會按照鍵不存在的情況處理
3. 如果鍵未過期，則按照鍵存在的情況執行命令

3.2.3定期刪除

定期刪除是每隔一段時間執行一次過期鍵刪除操作，可以通過限制刪除的操作執行的時長和頻率來減少CPU資源占用。同時定期刪除策略不會導致過期鍵過多的堆積，造成大量內存泄漏。

定期刪除策略有兩個點比較重要，執行時長和執行頻率。需要兩者結合才能達到最優的效果。

定期刪除步驟：

1. 從設置過期時間的key的集合中隨機檢查20個key
2. 刪除其中的過期鍵。如果檢查結果中25%以上的key過期，則開始新一輪任務。
3. 每次會按順序在每個數據庫執行，如果在3號數據庫返回，則會記錄下來，下次刪除操作執行的時候會從4號數據庫開始，就這樣循環遍歷整個Redis數據庫。

定期任務執行頻率：

為了定期檢測資源和服務狀態并根據預定策略執行相應的操作，Redis會調用內部函數來執行多種后臺任務。

其執行頻率由hz參數指定，默認為10，即每秒執行10次。

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這個值可以設置1-500，但是官方建議設置100以下，設置過大會造成CPU資源占用過大。基本上只用默認值就能滿足大部分需求。

4.其他功能對過期鍵的處理

Redis數據保存有AOF和RDB兩種功能。對于過期鍵的處理也不相同。

RDB持久化對過期鍵的處理：

• 生成RDB文件時。 過期key會被忽略，從而不會被保存到RDB文件中
• 加載RDB文件。
  • 主服務器模式。載入RDB文件時，會對key的過期時間進行檢查，過期鍵會被忽略，不會加載到Redis中
  • 從服務器模式。所有數據key都會加載到Redis中

AOF持久化對過期鍵的處理：

• AOF文件寫入的時候，會append刪除語句， DEL key 。
• AOF重寫的時候過期key則不會被寫入AOF文件中。

當Redis服務器處于復制模式時對過期鍵的處理：

• 主服務器刪除key時，會向從服務器發送DEL命令
• 從服務器不會處理過期key
• 從服務器只有接到Master發送的DEL命令才會刪除key

總結

Redis的過期策略采用惰性刪除和定期刪除兩種組合方式，其中惰性刪除保證過期鍵一點過不會被使用，定期刪除可以保證過期數據得到釋放，優化資源占用率。