Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。 支持多种类型的数据结构，如 字符串（strings）， 散列（hashes）， 列表（lists）， 集合（sets）， 有序集合（sorted sets） 与范围查询， bitmaps， hyperloglogs 和 地理空间（geospatial） 索引半径查询。 Redis 内置了复制（replication），LUA脚本（Lua scripting）， LRU驱动事件（LRU eviction），事务（transactions） 和不同级别的磁盘持久化（persistence）， 并通过 Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

上面是 Redis 官网对 Redis 的总结性描述，很直观的看到 Redis 的优势及功能组成，后面打算对这些知识点去做些梳理和总结，而这里重点梳理一下 Redis 中的键过期，这也是实际工作中最常见的问题了。

键过期这一部分会涉及到：如何设置、查询、删除过期键等基本操作？过期键删除策略有哪些及Redis使用何种策略？持久化功能和复制功能中是如何处理键过期问题的？Redis未通过 过期键删除策略 删除过期键，有可能导致内存满了的问题，该怎么解决？下面简单扼要的小结下，开始吧。

一、设置/查询/取消过期键

经常使用Redis的话，命令很简单，如下：

// 设置键在指定时间 秒数 或 毫秒数 之后到期/过期
SET key value ex seconds 
EXPIRE key seconds   
PEXPIRE key milliseconds   
// 设置在指定 时间戳(Unix时间戳格式) 之后键到期/过期
EXPIREAT key seconds-timestamp
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp
// 获取键的剩余到期时间（秒数 或 毫秒数）
TTL key
PTTL key
// 取消或删除 指定键的过期时间，永不过期
PERSIST key

二、过期键策略

Redis数据库的键过期时间到了，会有三种删除策略可供选择：（优缺点分析，从内存和CPU时间角度考虑）

1、定时删除

创建定时器timer，键过期时间到来时，立即删除过期的键。这种方式的优点很明显，会尽快释放内存，然而，在不要求内存但要求CPU时间的情况下，创建timer并执行删除过期键的操作会占用CPU时间，对服务器响应时间和吞吐量造成影响。（如：有大量的命令请求等待服务器处理时，服务器会优先将CPU的时间放在处理请求上面，而通过这种策略删除数量比较多的过期键时，明显是不合理的）

2、惰性删除

只有get键时才去检查这个键是否过期，过期的话会被删除。这种方式对CPU较友好，但是，很明显对内存不友好，大量过期无用的键被积压会占用大量内存，对于依赖内存的Redis服务器来说是很严重的问题，甚至可能会造成内存泄露。

3、定期删除

可以理解为介于定时删除和惰性删除的一种折中策略。定期删除策略要控制好执行时长和频率，否则可以会退化成定时删除策略或者惰性策略。

小结

第一、三种是一种主动删除策略，而第二种是被动删除策略，Redis服务器使用的是第二、三种键过期删除策略。定期删除时，Redis 默认每隔100ms检查一次，有过期 Key 则去删除。需要注意的是，Redis 不是每隔100ms将所有的 Key 检查一次，而是随机抽取进行检查。如果只采用定期删除策略，会导致很多 Key 到时间没有删除，此时惰性删除就会派上用场了。

三、持久化功能和复制功能中是如何处理键过期问题的？

Redis支持RDB和AOF两种方式的持久化，同时也支持主从模式，而主从服务器之间就是通过复制方式同步数据的。

1、RDB方式处理键过期问题

这里需要考虑两种情况，RDB文件生成时和RDB文件载入时。

• 生成RDB文件：通过SAVE或BGSAVE命令生成该文件时，会检查键是否过期，过期的键不会存放到RDB文件中。
• 载入RDB文件：载入该文件时也会检查键是否过期，过期不会被放到RDB文件中。

2、AOF方式处理键过期问题

这里也需要考虑两种情况，AOF文件写入时 和 AOF文件重写时。

• AOF文件写入：若没有通过 过期删除策略 删除过期的键，该过期键会被写入到AOF文件；若 过期删除策略 删除了过期键，AOF文件写入时通过del命令显式的记录并放到AOF文件中。
• AOF文件重写：检查所有的键是否存在过期，过期的键不会被重写到AOF文件中。

3、复制方式处理键过期问题

比如：存在一对主从服务器，在进行交互的时候，过期键的删除是主服务器控制的。

• 主服务器的数据库存在过期键时会被删除，并通过del命令通知所有的从服务器，需要删除哪些过期键；
• 从服务器存在过期键，没有收到主服务器的告知，会无视过期键，将它们等同于正常的键对待，如果有客户端请求从服务器，会正常操作该过期键；
• 从服务器接收到主服务器del命令告知后，才会删除过期键。

四、内存淘汰策略

如果Redis的过期键删除策略未生效，会导致内存中的数据越来越多，可能出现内存爆满的情况，内存满了之后该怎么办呢？Redis提供了以下六种内存淘汰策略：

设置过期时间的键空间移除

• volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的 Key。这种情况一般是把 Redis 既当缓存，又做持久化存储的时候才用。（不推荐）
• volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个 Key。（不推荐）
• volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的 Key 优先移除。（不推荐）

全局性的键空间移除

• noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
• allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的 Key。（推荐使用，目前项目在用这种）(最近最少使用算法)
• allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个 Key。（不推荐）

在配置文件配置，内容如下：

#在 redis.conf 中开启内存淘汰策略配置： 
maxmemory-policy volatile-lru

五、总结

键过期的增删改查命令看似很简单，但可以贯穿的东西还挺多的，比如Redis的使用键过期策略、其他功能中涉及到的键过期问题、键过期策略不足带来的内存爆满情况及Redis提供的六种内存淘汰策略。当然，键过期在实际场景使用中，需要注意不要过于集中设置，因为这可能会引发缓存雪崩等问题，下一篇打算将对Redis常见的缓存异常进行梳理和总结。不积硅步无以至千里，共同学习进步吧~