面试题：Redis键空间存储架构中，过期键是如何处理的？

Question

在Redis数据库键空间存储架构下，阐述过期键的处理机制，包括何时检查键是否过期以及过期后对内存和数据访问的影响。

Answer 1

过期键检查时机

1. 惰性删除：
   • 当客户端访问一个键时，Redis会先检查该键是否过期。如果过期，会删除该键，并返回相应的空值（例如，对于GET操作返回nil）。这种方式只有在实际访问键时才进行过期检查，减少了CPU的额外开销。
2. 定期删除：
   • Redis会周期性地随机从数据库的expires字典中取出一定数量的键检查是否过期，并删除过期键。
   • 这个周期是由Redis的配置参数hz控制，hz表示每秒执行serverCron函数的次数，默认值为10，即每秒执行10次。每次执行serverCron函数时，会随机检查一些键的过期情况。
   • 每次检查的键数量不是固定的，Redis会根据当前数据库中键的数量等因素动态调整每次检查的键数，以平衡CPU开销和内存释放。

过期后对内存和数据访问的影响

1. 内存影响：
   • 一旦键过期并被删除（无论是惰性删除还是定期删除），该键所占用的内存就会被释放，从而使得Redis占用的内存减少。这有助于控制Redis的内存使用量，避免因大量过期键占用内存而导致内存溢出等问题。
2. 数据访问影响：
   • 对于已过期且被删除的键，后续对该键的任何读或写操作都会返回空值或失败（例如，GET操作返回nil，SET操作正常执行但实际上是在创建新键）。这是因为过期键已不存在于数据库中，就如同该键从未存在过一样。客户端在进行数据访问时，不会感知到该键曾经存在且已过期，只知道当前键不存在。