redis 数据删除策略和逐出算法的问题小结

/* * 为执行写入操作而取出键 key 在数据库 db 中的值。 * * 和 lookupKeyRead 不同，这个函数不会更新服务器的命中/不命中信息。 * * 找到时返回值对象，没找到返回 NULL 。 */robj *lookupKeyWrite(redisDb *db, robj *key) { // 删除过期键 expireIfNeeded(db,key); // 查找并返回 key 的值对象 return lookupKey(db,key);}

/* * 为执行读取操作而取出键 key 在数据库 db 中的值。 * * 并根据是否成功找到值，更新服务器的命中/不命中信息。 * * 找到时返回值对象，没找到返回 NULL 。 */robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key) { robj *val; // 检查 key 释放已经过期 expireIfNeeded(db,key); // 从数据库中取出键的值 val = lookupKey(db,key); // 更新命中/不命中信息 if (val == NULL) server.stat_keyspace_misses++; else server.stat_keyspace_hits++; // 返回值 return val;}

/* * 检查 key 是否已经过期，如果是的话，将它从数据库中删除。 * * 返回 0 表示键没有过期时间，或者键未过期。 * * 返回 1 表示键已经因为过期而被删除了。 */int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) { // 取出键的过期时间 mstime_t when = getExpire(db,key); mstime_t now; // 没有过期时间 if (when < 0) return 0; /* No expire for this key */ /* Don't expire anything while loading. It will be done later. */ // 如果服务器正在进行载入，那么不进行任何过期检查 if (server.loading) return 0; // 当服务器运行在 replication 模式时 // 附属节点并不主动删除 key // 它只返回一个逻辑上正确的返回值 // 真正的删除操作要等待主节点发来删除命令时才执行 // 从而保证数据的同步 if (server.masterhost != NULL) return now > when; // 运行到这里，表示键带有过期时间，并且服务器为主节点 /* Return when this key has not expired */ // 如果未过期，返回 0 if (now <= when) return 0; /* Delete the key */ server.stat_expiredkeys++; // 向 AOF 文件和附属节点传播过期信息 propagateExpire(db,key); // 发送事件通知 notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_EXPIRED, "expired",key,db->id); // 将过期键从数据库中删除 return dbDelete(db,key);}

/* * 返回字典中包含键 key 的节点 * * 找到返回节点，找不到返回 NULL * * T = O(1) */dictEntry *dictFind(dict *d, const void *key){ dictEntry *he; unsigned int h, idx, table; // 字典（的哈希表）为空 if (d->ht[0].size == 0) return NULL; /* We don't have a table at all */ // 如果条件允许的话，进行单步 rehash if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d); // 计算键的哈希值 h = dictHashKey(d, key); // 在字典的哈希表中查找这个键 // T = O(1) for (table = 0; table <= 1; table++) { // 计算索引值 idx = h & d->ht[table].sizemask; // 遍历给定索引上的链表的所有节点，查找 key he = d->ht[table].table[idx]; // T = O(1) while(he) { if (dictCompareKeys(d, key, he->key)) return he; he = he->next; } // 如果程序遍历完 0 号哈希表，仍然没找到指定的键的节点 // 那么程序会检查字典是否在进行 rehash ， // 然后才决定是直接返回 NULL ，还是继续查找 1 号哈希表 if (!dictIsRehashing(d)) return NULL; } // 进行到这里时，说明两个哈希表都没找到 return NULL;}

way1 : config get hz # "hz" "10"way2 : info server # server.hz 10

int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) { // 略去多无关代码 /* We need to do a few operations on clients asynchronously. */ // 检查客户端，关闭超时客户端，并释放客户端多余的缓冲区 clientsCron(); /* Handle background operations on Redis databases. */ // 对数据库执行各种操作 databasesCron(); /* ！我们关注的方法！ */

// 对数据库执行删除过期键，调整大小，以及主动和渐进式 rehashvoid databasesCron(void) { // 判断是否是主服务器 如果是 执行主动过期键清除 if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL) // 清除模式为 CYCLE_SLOW ，这个模式会尽量多清除过期键 activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW); // 在没有 BGSAVE 或者 BGREWRITEAOF 执行时，对哈希表进行 rehash if (server.rdb_child_pid == -1 && server.aof_child_pid == -1) { static unsigned int resize_db = 0; static unsigned int rehash_db = 0; unsigned int dbs_per_call = REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL; unsigned int j; /* Don't test more DBs than we have. */ // 设定要测试的数据库数量 if (dbs_per_call > server.dbnum) dbs_per_call = server.dbnum; /* Resize */ // 调整字典的大小 for (j = 0; j < dbs_per_call; j++) { tryResizeHashTables(resize_db % server.dbnum); resize_db++; } /* Rehash */ // 对字典进行渐进式 rehash if (server.activerehashing) { for (j = 0; j < dbs_per_call; j++) { int work_done = incrementallyRehash(rehash_db % server.dbnum); rehash_db++; if (work_done) {  /* If the function did some work, stop here, we'll do  * more at the next cron loop. */  break; } } } }}

void activeExpireCycle(int type) { // 静态变量，用来累积函数连续执行时的数据 static unsigned int current_db = 0; /* Last DB tested. */ static int timelimit_exit = 0; /* Time limit hit in previous call? */ static long long last_fast_cycle = 0; /* When last fast cycle ran. */ unsigned int j, iteration = 0; // 默认每次处理的数据库数量 unsigned int dbs_per_call = REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL; // 函数开始的时间 long long start = ustime(), timelimit; // 快速模式 if (type == ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST) { // 如果上次函数没有触发 timelimit_exit ，那么不执行处理 if (!timelimit_exit) return; // 如果距离上次执行未够一定时间，那么不执行处理 if (start < last_fast_cycle + ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST_DURATION*2) return; // 运行到这里，说明执行快速处理，记录当前时间 last_fast_cycle = start; } /*  * 一般情况下，函数只处理 REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL 个数据库， * 除非： * * 1) 当前数据库的数量小于 REDIS_DBCRON_DBS_PER_CALL * 2) 如果上次处理遇到了时间上限，那么这次需要对所有数据库进行扫描， * 这可以避免过多的过期键占用空间 */ if (dbs_per_call > server.dbnum || timelimit_exit) dbs_per_call = server.dbnum; // 函数处理的微秒时间上限 // ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC 默认为 25 ，也即是 25 % 的 CPU 时间 timelimit = 1000000*ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC/server.hz/100; timelimit_exit = 0; if (timelimit <= 0) timelimit = 1; // 如果是运行在快速模式之下 // 那么最多只能运行 FAST_DURATION 微秒  // 默认值为 1000 （微秒） if (type == ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST) timelimit = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST_DURATION; /* in microseconds. */ // 遍历数据库 for (j = 0; j < dbs_per_call; j++) { int expired; // 指向要处理的数据库 redisDb *db = server.db+(current_db % server.dbnum); // 为 DB 计数器加一，如果进入 do 循环之后因为超时而跳出 // 那么下次会直接从下个 DB 开始处理 current_db++; do { unsigned long num, slots; long long now, ttl_sum; int ttl_samples; /* If there is nothing to expire try next DB ASAP. */ // 获取数据库中带过期时间的键的数量 // 如果该数量为 0 ，直接跳过这个数据库 if ((num = dictSize(db->expires)) == 0) { db->avg_ttl = 0; break; } // 获取数据库中键值对的数量 slots = dictSlots(db->expires); // 当前时间 now = mstime(); // 这个数据库的使用率低于 1% ，扫描起来太费力了（大部分都会 MISS） // 跳过，等待字典收缩程序运行 if (num && slots > DICT_HT_INITIAL_SIZE && (num*100/slots < 1)) break; /*  * 样本计数器 */ // 已处理过期键计数器 expired = 0; // 键的总 TTL 计数器 ttl_sum = 0; // 总共处理的键计数器 ttl_samples = 0; // 每次最多只能检查 LOOKUPS_PER_LOOP 个键 if (num > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP) num = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP; // 开始遍历数据库 while (num--) { dictEntry *de; long long ttl; // 从 expires 中随机取出一个带过期时间的键 if ((de = dictGetRandomKey(db->expires)) == NULL) break; // 计算 TTL ttl = dictGetSignedIntegerVal(de)-now; // 如果键已经过期，那么删除它，并将 expired 计数器增一 if (activeExpireCycleTryExpire(db,de,now)) expired++; if (ttl < 0) ttl = 0; // 累积键的 TTL ttl_sum += ttl; // 累积处理键的个数 ttl_samples++; } /* Update the average TTL stats for this database. */ // 为这个数据库更新平均 TTL 统计数据 if (ttl_samples) { // 计算当前平均值 long long avg_ttl = ttl_sum/ttl_samples;  // 如果这是第一次设置数据库平均 TTL ，那么进行初始化 if (db->avg_ttl == 0) db->avg_ttl = avg_ttl; /* Smooth the value averaging with the previous one. */ // 取数据库的上次平均 TTL 和今次平均 TTL 的平均值 db->avg_ttl = (db->avg_ttl+avg_ttl)/2; } // 我们不能用太长时间处理过期键， // 所以这个函数执行一定时间之后就要返回 // 更新遍历次数 iteration++; // 每遍历 16 次执行一次 if ((iteration & 0xf) == 0 && /* check once every 16 iterations. */ (ustime()-start) > timelimit) { // 如果遍历次数正好是 16 的倍数 // 并且遍历的时间超过了 timelimit // 那么断开 timelimit_exit timelimit_exit = 1; } // 已经超时了，返回 if (timelimit_exit) return; // 如果已删除的过期键占当前总数据库带过期时间的键数量的 25 % // 那么不再遍历 } while (expired > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP/4); }}

if (server.active_expire_enabled && server.masterhost == NULL) // 判断是否是主节点 从节点不需要执行activeExpireCycle()函数。 // 清除模式为 CYCLE_SLOW ，这个模式会尽量多清除过期键 activeExpireCycle(ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW);