Redis의 만료 전략에 대해 설명하는 기사

이 글에서는 Redis의 만료 전략을 소개하고 지연 삭제 전략과 정기 삭제 전략을 구현하는 방법을 알아보겠습니다.

만료 시간 저장

Redis는 각 키의 만료 시간을 설정할 수 있으며, 만료 시간이 설정된 각 키를 독립적인 사전에 넣을 수 있습니다. [관련 권장 사항: Redis 동영상 튜토리얼]

typedef struct redisDb { 
int id; //id是数据库序号，为0-15(默认Redis有16个数据库) 
long avg_ttl; //存储的数据库对象的平均ttl(time to live)，用于统计 
dict *dict; //存储数据库所有的key-value 
dict *expires; //存储key的过期时间 
dict *blocking_keys;//blpop 存储阻塞key和客户端对象 
dict *ready_keys;//阻塞后push 响应阻塞客户端 存储阻塞后push的key和客户端对象 dict *watched_keys;//存储watch监控的的key和客户端对象 
} redisDb;

dict는 Redis 데이터베이스에 포함된 모든 키-값 쌍을 유지하는 데 사용되며, 만료는 Redis 데이터베이스에 설정된 만료 시간이 있는 키를 유지하는 데 사용됩니다(예: 키 및 실패 매핑 타임스). 여기서 만료 시간은 밀리초 타임스탬프로 표시됩니다. 예를 들어 2022-01-02 22:45:02에 만료되면 값은 1641134702000

expiration 명령을 사용하여 만료 시간을 설정합니다. 키, Redis가 먼저 도착합니다. dict 사전 테이블을 검색하여 설정할 키가 존재하는지 확인합니다. 존재하는 경우 만료 사전 테이블에 키와 만료 시간을 추가합니다.

setex 명령을 사용하여 시스템에 데이터를 삽입하면 Redis는 먼저 사전 테이블 dict에 키와 값을 추가한 다음 사전 테이블에 만료 시간과 키를 추가합니다. setex는 문자열에만 사용할 수 있습니다.

간단히 말하면 만료 시간이 설정된 키와 특정 만료 시간이 모두 만료 사전 테이블에 유지됩니다.

만료 시간 설정

expiration 사용법

expire 명령은 다음과 같이 사용됩니다:expiration key ttl(단위 초)

127.0.0.1:6379> expire name 2 #2秒失效 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379> get name 
(nil) 
127.0.0.1:6379> set name zhangfei 
OK 
127.0.0.1:6379> ttl name #永久有效 
(integer) -1 
127.0.0.1:6379> expire name 30 #30秒失效 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379> ttl name #还有24秒失效 
(integer) 24 
127.0.0.1:6379> ttl name #失效 
(integer) -2

Redis에는 생존 시간을 설정하는 데 사용할 수 있는 네 가지 명령이 있습니다. 키(키가 얼마나 오랫동안 유지될 수 있는지) 또는 만료 시간(키가 삭제되는 시기):

expire 명령은 키의 생존 시간을 ttlseconds

pexpire 명령으로 설정하는 데 사용됩니다. 생존 시간을 ttl 밀리초

expireat 명령은 키 키의 만료 시간을 타임스탬프에 지정된 초 타임스탬프로 설정하는 데 사용됩니다. pexpireat 명령은 키 키의 만료 시간을

로 설정하는 데 사용됩니다. milliseconds

타임스탬프에 의해 지정된 타임스탬프 expire, pexpire 및expireat의 최종 구현은 모두 pexpireat를 통해 구현됩니다. 즉, 클라이언트가 실행하는 명령에 관계없이 Redis는 이를 pexpireat 명령으로 변환하여 실행합니다. 따라서 만료 사전에 저장된 시간은

밀리초 타임스탬프로 표시되는 키의 만료 시간입니다.

만료 정책

키가 만료되면 언제 삭제되나요?

3가지 만료 전략이 있습니다

시간 삭제: 키 만료 시간을 설정하면서 키 만료 시간이 오면 타이머가 즉시 키 삭제를 수행할 수 있도록 타이머를 생성합니다. (

타이머 삭제 생성
• )지연 삭제: 키 만료는 그대로 두고, 키 공간에서 키를 가져올 때마다 획득한 키가 만료되었는지 확인하고, 만료된 경우 키를 삭제합니다. 만료되지 않은 경우 키가 반환됩니다. (
사용시 삭제
• )정기 삭제: 프로그램이 가끔씩 데이터베이스를 확인하여 만료된 키를 삭제합니다. 삭제할 만료된 키 수와 확인할 데이터베이스 수에 대한 알고리즘 결정이 있습니다. (
정기 스캔 및 삭제
• )

예약 삭제

장점

• 1. 가장 메모리 친화적인 점: 타이머를 사용하면 만료된 키가 최대한 빨리 삭제되도록 할 수 있습니다.

단점

• 1. CPU에 덜 친숙함: 만료된 키가 많은 경우 만료된 키를 삭제하면 CPU 시간의 상당 부분을 차지하여 서버의 응답 시간과 처리량에 영향을 미칠 수 있습니다.

지연 삭제

장점

• 1. 대부분의 CPU 친화적: 만료된 키는 키가 제거될 때만 확인됩니다. 즉, CPU가 정기적으로 스캔할 필요가 없으며, 많은 수의 타이머를 생성해야 합니다.

단점

• 1. 메모리 친화적이지 않음: 키가 만료되었지만 나중에 액세스할 수 없는 경우 데이터베이스에 남아 있습니다. 그러한 키가 너무 많으면 의심할 여지 없이 많은 메모리를 차지하게 됩니다.

정기 삭제

정기 삭제는 위의 예약 삭제와 지연 삭제의 절충안입니다.

장점

• 1. 주기적 삭제는 만료 키 작업을 가끔씩 수행하고 삭제 작업의 기간과 빈도를 제한하여 삭제 작업이 CPU 시간에 미치는 영향을 줄입니다.

2. 만료된 키를 삭제하면 만료된 키로 인한 메모리 낭비를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 단점: 삭제 작업의 기간과 빈도를 결정하기 어렵습니다. 1. 삭제 작업이 너무 자주 수행되거나 시간이 오래 걸리는 경우. 시간이 너무 길면 일반 삭제 전략이 예약 삭제로 변질되어 CPU 실행 시간이 너무 많이 소모됩니다.

2. 삭제 작업에 시간이 너무 적게 걸리거나 실행 시간이 너무 짧으면 일반 삭제 전략은 지연 삭제와 동일하므로 메모리 낭비가 발생합니다.

Redis의 만료 전략

Redis는 지연 삭제 및 정기 삭제라는 두 가지 전략을 사용합니다. 이 두 가지 전략을 사용하면 서버는 CPU 시간의 합리적인 사용과 메모리 공간 낭비 방지 사이에서 적절한 균형을 이룰 수 있습니다. 균형.

지연 삭제 전략 구현

만료된 키의 지연 삭제 삭제 전략은 db.c/expireIfNeeded 함수에 의해 구현됩니다. 데이터베이스를 읽고 쓰는 모든 Redis 명령은 만료 IfNeed 함수를 호출하여 입력을 확인합니다. 실행 전 키:

• 키가 만료된 경우,expireIfNeeded 함수는 키를 삭제합니다.
• 키가 만료되지 않은 경우,expireIfNeeded 함수는 작업을 수행하지 않습니다. 명령어는 아래와 같습니다

또한, 접근한 각 키가 삭제될 수 있으므로 각 명령어는 키의 유무를 모두 처리할 수 있어야 합니다. 다음 그림은 get 명령의 실행 과정을 보여줍니다

정기 삭제 전략 구현

만료된 키의 정기 삭제 전략은 redis.c/activeExpireCycle 함수에 의해 구현됩니다. Redis 서버가 주기적으로 redis.c를 작동합니다. /serverCron 함수가 실행되면 activeExpireCycle 함수가 호출되어 지정된 시간 내에 서버의 각 데이터베이스를 여러 번 순회합니다.

Redis는 기본적으로 초당 10번의 만료 검색을 수행합니다. 만료 검색은 만료 사전의 모든 키를 순회하지 않지만 단계는 다음과 같습니다.

(1) 만료된 사전에서 무작위로 20개의 키를 선택합니다.

(2) 이 20개의 키 중 만료된 키를 삭제하세요.

(3) 만료된 키의 비율이 1/4을 초과하는 경우 (1)단계를 반복합니다. 동시에 만료된 검색이 과도하게 순환되지 않고 프로세스가 중단되지 않도록 하기 위해 알고리즘은 기본적으로 25ms를 초과하지 않는 검색 시간의 상한도 늘립니다.

대형 Redis 인스턴스의 모든 키가 동시에 만료되면 어떻게 될까요?

CPU 소비

Redis는 만료된 사전이 만료될 때까지 계속해서 만료된 사전을 검색합니다(여러 번 주기). 키가 희박해지면 중지합니다(사이클 수가 크게 감소함).

요청 지연 또는 시간 초과 발생

클라이언트 요청이 올 때 서버가 만료된 스캔 상태에 진입하면 클라이언트의 요청은 처리되기 전에 최소 25ms 동안 대기합니다. 클라이언트가 시간 초과 시간을 비교적 짧게 설정합니다. , 예를 들어 10ms 등의 경우 시간 초과로 인해 많은 수의 연결이 닫히고 비즈니스 종료 시 많은 예외가 발생하게 됩니다

따라서 만료 시간에 유의해야 합니다. 만료 시간의 범위는 무작위이며 동시에 만료될 수는 없습니다.

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