【Redis】常用命令及定时器实现思想

通用命令

Redis的命令是有很多的，这里只列举常用的命令，有需要现查即可。

插入一条数据

set key value

查询具体的key所对应的value

get key ------return value

查询当前服务器上匹配的key，返回所有满足 pattern 的key，以下为统配样式

如果我们想找关于key为hello / heello，则可以使用：keys h*llo，返回的就是两个key，一个hello，一个heello

判断key是否存在，返回key存在的个数，可一次性查询多个key

exist key、exist key1 key2

删除指定key，可一次性删除多个

del key、del key1 key2

给指定key设置过期时间，被赋值的key若超过过期时间，则被自动删除，设置单位是秒 / s

返回值：1 表示设置成功；0表示设置失败。

expire key seconds

Eg：expire key1 30

TTL总成为Time to live，用来查看当前key的过期时间还剩多少。

返回值：默认为剩余过期时间（s）；-1 表示没有关联过过期时间；-2 表示key不存在

学习网络原理的IP协议时，IP的报头中就有一个字段叫TTL，都是表示过期时间，不过IP的TTL不是用时间衡量的，而是次数。

每次通过路由器转发一次，TTL就 -1，一直减到0，如果还没到达，则被自动丢弃。

上述命令讲解中有提到key的过期时间，那么Redis是如何直到这些key是过期需要删除的呢？又是怎么知道哪些key还没过期不会误删？

这就提到Redis的过期策略的实现。

总的来讲，Redis的整体策略有：

惰性删除

如其名，就是不主动去找过期的key。等到key被访问，Redis再去查，如果到了过期时间，就把它删了，同时给用户返回一个nil。

这样思路是好的，但如果过期的key太多，没有查询到的key会长时间占用系统内存资源，所以还需要一个定期删除来辅助。
定期删除

每次抽取一部分，验证一部分key的过期时间。这样避免全局搜索key的长时间占据系统资源的情况，保证抽取检查的过程足够快，不会消耗太多的时间。

那为什么对定期删除有严格的时间检查要求呢？

答：因为Redis是单线程的程序，主要的任务都是在一个线程执行的（如执行命令，扫描过期key）。如果扫描过期key时间太多了，就可能导致正常请求的命令被阻塞了，毕竟扫描过期key相比于正常的执行命令重要性还是没有这么高的。
内存淘汰

Redis并没有采用以下两种定时器来实现删除过期key，但我们可以通过Redis来了解定时器，这是重要的部分。

这里介绍两种实现方式

基于优先级队列 / 堆的方式

利用优先级队列，自定义优先级：可以通过"过期时间越早，优先级越高"，则队首元素就是最早过期的key，优先级高的key就先出队列

堆是特殊的二叉树，利用父节点和两子节点的大小关系（这里就以过期时间的大小为例）和小根堆 / 大根堆的设计，对过期时间早的key删除

实现细节:

定时器中分配一个线程去检查队首元素看是否过期，如果队首元素还没有过期则后面的元素一定还没有过期。这样做的好处就是不用遍历所有key，只需要盯着队首的元素即可。
定时器扫描的时间间隔也不能太频繁，此时可以根据当前时间与队首的元素的过期时间设置一个等待时间。如：当前时间为12点，设置的key1过期时间是13点，则线程休眠时间就为一小时左右，一小时过后系统再唤醒线程检查key1。
如果在线程休眠的时候来了个key2，过期时间为12点半，则可以唤醒刚才的线程，重新检查队首元素，再根据key2重新调整等待时间。

实现细节：

从图中能看出，有个指针在中间"转"，每隔一个周期（此处是1s）就跑到下一格子中。每个格子中都会挂着一个任务链表，每个链表都代表要执行的任务，链表中再细化每个任务节点。指针每次走到一个格子就会尝试执行将格子上的链表的任务。
假设需要添加一个key1在3s后过期，则在时间轮的第3段中，添加一个任务：删除key1。当指针跑到这里的时候就会将过期的key删除。

它主要使用链表和无序链表管理定时事件（基于 aeEventLoop），而非时间轮或堆栈。虽然 Redis 自身底层没有使用复杂的时间轮，但它非常适合用 ZSet（有序集合）来实现基于时间轮思想的分布式延迟队列。

希望对你有帮助，祝你身体健康。