Redis是一個開源的，支持網(wǎng)絡(luò)，基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，非常適合做緩存來使用。Redis存儲的數(shù)據(jù)維護(hù)有一定的時間，這就涉及到Expiry處理，即舍棄指定時間后失效的數(shù)據(jù)。

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#### Expiry實(shí)現(xiàn)機(jī)制

Redis使用兩個二叉樹來完成Expiry操作：一個是鍵值對結(jié)構(gòu)的字典（dict），用來存放數(shù)據(jù)；另一個是定時器紅黑樹（TTL RB-tree），用來記錄緩存時間信息。字典中的每個成員都會同時關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)紅黑樹中的一個節(jié)點(diǎn)，這個節(jié)點(diǎn)中有個時間屬性表示緩存的失效時間。

每次Redis在數(shù)據(jù)庫中增加一個鍵值對時，都會在ttl RB-tree中增加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置失效時間。隨后，Redis會每秒掃描一次ttl RB-tree，將失效的節(jié)點(diǎn)從字典和ttl RB-tree移除。

Redis中的Expiry還使用了懶惰刪除的方法，即在每次查詢時，先檢查這個節(jié)點(diǎn)是否失效，失效則移除，而不需要每次查詢都去移除失效值。

#### Expiry原理圖示

下面是Redis中Expiry實(shí)現(xiàn)操作的原理示意圖：


圖中表示，當(dāng)一個新數(shù)據(jù)鍵值對被添加進(jìn)字典（dict）中時，會同時在ttl RB-tree中增加一個節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)的失效時間；隨后，Redis會每秒掃描ttl RB-tree，將失效的節(jié)點(diǎn)從字典和ttl RB-tree中移除。

#### 代碼實(shí)現(xiàn)

下面是Redis中Expiry實(shí)現(xiàn)代碼：

dict *d = server.db[id].dict;
rb_tree *t = &server.db[id].expires;

/* 添加一個新節(jié)點(diǎn) */
dictEntry *de = entry;
/* 新建ttl節(jié)點(diǎn)插入到紅黑樹t中 */
t->key = dict->key;
t->val = dict->val;
/* 設(shè)置節(jié)點(diǎn)失效時間 */
t->expire = expire;

/* 添加到綁定字典 */
dict linked list;
/* 掃描紅黑樹，移除失效的節(jié)點(diǎn) */
rb_tree *scan = rb_search_gt(t, expire);
if (scan) {
    /* 移除待移除節(jié)點(diǎn) */
    dict_delete(d, scan->key);
    /* 移除紅黑樹節(jié)點(diǎn) */
    rb_delete_node(t, scan);
    /* 移除綁定字典元素 */
    dict_unlink(linked_list, scan);
}

從上面的實(shí)現(xiàn)可以看出，Redis中Expiry處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作比較復(fù)雜，但是機(jī)制是非常好的，無論是從性能上還是安全性上都得到很好的保障。

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網(wǎng)站欄目：Redis中Expiry處理的底層實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究（redis過期底層實(shí)現(xiàn)）
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