面试题：Redis滑动窗口限流中过期数据清理的基本原理是什么

Question

请阐述在Redis滑动窗口限流场景下，过期数据清理的基本原理，以及通常使用Redis的哪些数据结构和命令来辅助实现？

Answer 1

过期数据清理基本原理

在Redis滑动窗口限流场景中，过期数据清理主要依赖Redis的过期键自动删除机制。当设置了键的过期时间后，Redis内部会维护一个过期字典，记录每个键的过期时间。在每次执行写命令或定期删除任务时，Redis会检查部分过期键，并删除已过期的键。同时，客户端在访问键时，如果发现键已过期，也会触发删除操作。

常用数据结构及命令

1. 数据结构：
   • 有序集合（Sorted Set）：可以用来记录请求的时间戳，每个成员是时间戳，分值也可以设置为时间戳，这样可以方便地根据时间范围筛选出在滑动窗口内的请求。
   • 字符串（String）：可用于记录当前窗口内的请求计数等简单信息。
2. 命令：
   • ZADD：用于向有序集合中添加成员及其分值，例如ZADD key score member，在限流场景中可以用来记录请求的时间戳。
   • ZREMRANGEBYSCORE：用于删除有序集合中指定分值范围内的成员，在滑动窗口限流中，可通过它删除滑动窗口之外过期的时间戳记录，比如ZREMRANGEBYSCORE key min max ，其中min和max是根据滑动窗口计算出来的时间戳边界值。
   • GET/SET/INCR：用于字符串类型操作。INCR可实现对请求计数的原子性增加，GET用于获取当前计数，SET可用于初始化计数等操作。