面试题：复杂业务场景下Redis键过期时间精准控制的优化与实践

Question

假设在一个高并发且数据更新频繁的电商秒杀业务场景中，既要保证商品库存对应的Redis键过期时间精准，又要避免过期处理带来的性能瓶颈，你会如何设计和优化键过期时间的精准控制方案？请详细阐述技术实现思路及可能用到的Redis命令和相关配置。

Answer 1

技术实现思路

1. 使用Lua脚本：利用Lua脚本的原子性，将库存检查、扣减和设置过期时间操作合并在一个Lua脚本中执行，确保操作的原子性和数据一致性。例如，在脚本中先检查库存是否足够，若足够则扣减库存并设置新的过期时间。
2. 基于时间戳的过期时间设置：不单纯依赖Redis的过期时间机制，而是在数据结构中存储一个自定义的时间戳字段，每次操作时根据当前时间与该时间戳比较来判断是否过期。这样可以灵活控制过期逻辑，且不受Redis过期时间误差的影响。
3. 延迟队列处理过期任务：借助Redis的List或者Stream数据结构实现延迟队列。当商品即将过期时，将相关键值对放入延迟队列，由消费者从队列中取出并处理过期逻辑，这样可以避免在高并发时大量过期任务集中处理带来的性能问题。

可能用到的Redis命令

1. SETNX：用于设置键值对，当键不存在时才设置成功，可用于初始化库存和过期时间等数据。例如SETNX product:1:stock 100设置商品1的初始库存为100。
2. INCRBY：用于原子性地增加或减少键的值，在扣减库存时可以使用。如INCRBY product:1:stock -1表示扣减商品1的库存1个。
3. GETSET：先获取键的值，然后设置新的值，在更新库存和过期时间相关操作时可能用到。
4. RPUSH/LPUSH：用于将元素添加到List的尾部或头部，在实现延迟队列时添加过期任务。例如RPUSH expire_queue product:1将商品1的过期任务添加到队列。
5. BRPOP/LBRPOP：阻塞式地从List的尾部或头部取出元素，消费者通过这种方式从延迟队列中取出过期任务进行处理。

相关配置

1. 调整Redis过期策略：Redis默认的过期策略是惰性删除和定期删除结合，可适当调整定期删除的频率和扫描比例等参数，在redis.conf中通过hz参数设置服务器的频率，默认10Hz，适当提高可加快过期键的检查频率，但会增加CPU负载，需权衡。
2. 优化内存配置：由于高并发和频繁数据更新，确保Redis有足够的内存来存储数据和执行操作。合理设置maxmemory和maxmemory-policy，例如设置maxmemory-policy为allkeys-lru，在内存不足时采用最近最少使用算法淘汰键，保证系统稳定运行。