面试题：Redis过期键删除策略的基本类型及特点

Question

请阐述Redis中过期键删除策略有哪些基本类型，并且说明每种类型在实际应用中的特点和可能存在的问题。

Answer 1

过期键删除策略基本类型

1. 定时删除：在设置键的过期时间时，同时创建一个定时器，当过期时间到达时，由定时器立即执行对键的删除操作。
2. 惰性删除：键过期了也不会立即删除，每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期，则删除该键，返回空。
3. 定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。

每种类型在实际应用中的特点和可能存在的问题

1. 定时删除
   • 特点：
     • 内存释放及时，能保证过期键能在过期时立即被删除，不会长期占用内存，能最大限度地减少过期键对内存的无效占用。
     • 对内存友好，不会造成内存浪费，特别适用于对内存使用非常敏感的场景，比如内存资源紧张的嵌入式设备等。
   • 可能存在的问题：
     • 对CPU不友好，因为要为每个键设置定时器，当过期键数量很多时，创建和管理定时器会消耗大量的CPU资源，会影响Redis的性能和响应时间。
     • 定时器的创建和销毁需要额外的系统开销，增加了系统的负担。
2. 惰性删除
   • 特点：
     • 对CPU友好，只有在访问键时才会检查键是否过期并进行删除操作，不会主动消耗CPU资源去扫描过期键，减少了CPU的额外开销，能保证Redis的高性能。
     • 实现简单，不需要额外的定时器或周期性任务，只需要在获取键的逻辑中添加过期检查即可。
   • 可能存在的问题：
     • 对内存不友好，过期键可能长时间占用内存，直到被访问时才会被删除。如果大量过期键长时间未被访问，会导致内存浪费，甚至可能引发内存不足的问题。
     • 可能会影响数据一致性，因为在过期键未被访问删除期间，它仍然存在于数据库中，可能会对依赖数据一致性的业务产生影响。
3. 定期删除
   • 特点：
     • 是一种折中的方案，在一定程度上兼顾了CPU和内存的性能。通过定期扫描数据库，删除部分过期键，可以避免大量过期键长时间占用内存，同时又不会像定时删除那样消耗过多的CPU资源。
     • 可以通过调整扫描的频率和每次扫描的键数量，来平衡CPU和内存的使用，灵活性较高。
   • 可能存在的问题：
     • 扫描频率和扫描键数量较难把握，如果扫描频率过高或每次扫描键数量过多，会消耗过多CPU资源，影响Redis性能；如果扫描频率过低或每次扫描键数量过少，又可能导致大量过期键长时间无法被删除，浪费内存。
     • 由于只是定期扫描部分数据库，可能存在部分过期键在两次扫描之间长时间占用内存的情况，对内存的释放不够及时。