Redis单机数据库持久化与过期建删除

作为一名程序猿，redis已经是我们接触最多的缓存 工具 之一，它的应用面很广，那么大家是否对他真的有些了解呢，对于antirez大神的想法我也是算不上略懂一二，再此知识简单谈谈关于 redis 的一些小事

redis的存储结构

首先让我们来了解一下redis的存储结构（废话不多说，直接上图）

这张图很好地说明了Redis是如何存储的，我们知道redis是以键值对的方式来进行数据存储，首先redis会维持一个键表，在这个表上存储着redis所有的 “key” （也就是direct表）再来就是以指针的方式指向对于的"value"，而它的value就数据结构比较丰富，有动态字符串，链表，跳跃表等等、redis采用对象式存储，每一个键都是一个String对象，而value则是一个对应数据结构的对象。

1、redis单机数据库与过期键删除策略

下面让我们来自转入正题，redis的过期键删除策略，我们知道当我们安装redis后，它默认有16个子数据库，我们可以通过一些命令插入删除键值对，也可以切换数据库，但我们今天讨论的重点不在这儿，在redis中有一类比较特殊的键值对，那就是被expire命令设置了过期时间的键值对，他们只在规定时间内有效，最最常见的应用实例便是验证码，在生活中我们经常需要验证码，一般一分钟就失效了，那么这些失效了的验证码要如何处理呢，如果放任不管，我们知道redis是本地数据库，如果不处理，这些验证码长期存留于内存便造成内存泄漏，久而久之，服务器必然瘫痪。

1.1、redis存储过期键的方式

如上图，redis中专门会设置一个表来存储所有设置了过期键的键值对，存储方式为添加一个long数据记录过期时间

1.2、那么redis是如何处理过期键的？

废话不多说，直接出答案 redis的三种过期键删除策略

• 定时删除 在设置具有过期时间的键值对的时候，给这个键值对加上定时器，当过期时间来临则删除这个键值对 优点 时效性很好 缺点 对cpu很不友好，大量消耗cpu性能，影响整体性能
• 惰性删除 放任过期键不管，但是每次在redis取出键值对的时候，进行过期检验，删除其中过期键 优点 对cpu很友好 缺点 对内存很不友好，导致大量内存泄漏
• 定期删除 每隔一段时间检查一次数据库，删除里面的过期键，至于检查多少个数据库，由算法决定 优点 对cpu和内存均比较友好 缺点 如果频繁清除对cpu不友好，如果清除不及时对内存不友好

从上面来看，不论选择哪种方式都不是最优，毕竟人无完人，十全十美的策略也是不存在的，团队的力量才是最强大的，所以redis最终采用的策略是惰性删除与定期删除相结合，定期删除过期键，并且在做get操作时进行过期键检查，删除过期键

2、redis持久化

2.1、RDB

RDB的持久化方式是将数据化当前的状态存储起来，也就是将它的键值对存储为一个压缩的二进制文件，RDB的持久化有两种命令

• SAVE 系统阻塞然后生成RDB文件，在文件生成期间不能对外提供服务，
• BGSAVE 创建子进程进行RDB文件的生成，父进程继续处理任务

那么何时进行RDB保存当前状态？ 在redis中以下的情况会进行RDB存储当前状态（默认的配置）

• 1、900秒之内有一次修改这进行RDB保存
• 2、300秒之内有十次修改，进行RDB保存
• 3、60秒内有一万次修改，进行RDB保存

最后RDB文件什么时候被使用？ RDB文件只在系统启动的时候被使用，系统启动的时候检测到RDB文件的存在则会载入RDB文件

2.2、AOF

RDB通过保存数据库数据来保存状态，而AOF则是通过保存Redis说执行的每一条命令来保存数据库状态

当Redis开启Aof功能的时候，系统将会将说执行的命令通过Aof的方式进行同步 他的同步分为大致可分为两部，

• 1、将命令写入aof缓冲区aof_buf 我们知道写入存储器是极为费时的操作，所以为了加快写回速度，减少I/O造成的性能浪费，Redis加上了缓冲区

• 2、 将缓冲区命令写入到AOF文件进行同步 将缓冲区的数据写回AOF文件采用FlushAppendOnlyFile函数，而这个函数的执行实际由redis的一个配置选项appendSync决定，它有三种策略

  • awalys 总是将缓冲区aof_buf的数据时时同步到AOF文件（此方法I/O和cpu消耗较大）

  • everysec 每隔一秒将数据写回一次（Redis默认的方式）

  • no 将缓冲区aof_buf的数据同步到AOF文件由系统决定。

  从上面的介绍可知三种方法各有利弊，系统采用了everysec的方式。

• 3、AOF文件的重写 当AOF文件过大的时候，会对Redis造成影响，那么Redis就会对AOF进行重写 如

  //假设系统有如下三条命令
  127.0.0.1:6379[1]> RPUSH list 1 2 3 4    //[1,2,3,4]
  127.0.0.1:6379[1]> RPOP list                    //[1,2,3]
  127.0.0.1:6379[1]> LPOP list            //[2,3]
  
  //其实可用一条命令代替
  RPUSH 2，3
  
  复制代码

  经过重写可大大缩小Redis AOF文件的大小

• 4、AOF文件何时启用 AOF文件也是在系统启动的时候系统自动载入AOF文件进行同步

2.3、AOF与RDB共存时启动过程

见下图

2.4、一些值得探讨的事

我们知道redis是内存数据库，并非持久化数据库，根据CAP理论，redis是满足高可用和分区容错性的数据库，那么其实Redis的持久化并不安全？答案确实如此，很多人说，Redis也是可以做到持久化的，将AOF的持久化策略设置为awalys不就可以了吗，那样最多就丢失一条命令。。。

但是这恰恰违背了Redis高可用的特性，会大大降低Redis的qbs，让Redis大打折扣，在通常情况下我们采用的是everysec，在每隔一秒将缓冲区的数据写回AOF文件，这样的话，如果系统宕机，就会有丢失一秒数据的危险。

鱼与熊掌不可兼得，所以Redis并不是很好的持久化数据库工具，当保存重要数据的时候还是得使用mysql sqlsever 等持久化数据库工具。

结语

文本简单介绍了redis的一些简单的内容，如有差错欢迎讨论和提出意见与建议，请各位大神手下留情，下一篇文章本小小编将简单介绍多机版Redis的集群，集群同步等内容，期待下回再见。

• 参考书籍《Redis设计与实现》
• 网上文章，不一一列举。

增鑫

广州芦苇科技 Java 开发团队

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