Redis线程安全之过期处理（redis过期多线程）

Redis线程安全之过期处理

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Redis是一种基于内存的键值存储数据库。它提供了高性能、可横向扩展的数据结构服务器。Redis拥有很多优秀的特性，其中之一是过期时间。过期时间是指键值的生存周期，Redis可以自动删除过期的键值。在这篇文章中，我们将讨论Redis线程安全中如何处理过期键值。

Redis的过期实现机制

Redis内部对键值的过期时间进行了处理，当过期时间到达后，Redis会将其对应的键值删除。这个过期操作是在Redis的后台线程中执行的，也就是说，在Redis的主线程中执行写入操作，过期的操作则是由Redis的后台线程执行。

Redis中过期的实现基于惰性和精度两种策略。惰性策略是指直到访问或者尝试获取某个键值的时候Redis才会检查它的过期时间是否已到期。这个过程会增加一些延迟，因为Redis需要检查每个键的过期时间。而精度策略则是通过周期性地扫描过期键来删除它们。这个过程会使Redis保持高精度，但是增加了Redis对CPU的占用。

Redis的过期实现是线程安全的，因为Redis使用异步I/O模型。Redis的主线程只负责处理写入操作，而过期操作是在后台线程中执行。这样做的好处是避免了并发写入和过期操作之间的竞争。

过期操作可能会产生资源竞争，因此我们需要扩展Redis的过期操作以确保其线程安全。

实现Redis的线程安全

建立Redis的线程安全解决方案的方法如下：

1.使用Mutex作为互斥锁

我们可以使用互斥锁或者信号量来解决Redis的线程安全问题。下面的代码演示了如何使用互斥锁来保证过期操作的线程安全。

“`c

#include “redis.h”

#include “thread_pool.h”

#include

static pthread_mutex_t lock;

void lock()

{

pthread_mutex_lock(&lock);

}

void unlock()

{

pthread_mutex_unlock(&lock);

}

static int expired_KEY_task(organizerEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData)

{

lock();

char *key = (char *) clientData;

selectDb(0);

delKey(key, strlen(key));

unlock();

zfree(key);

return 0;

}

/* 添加过期时间的key */

static void addExpire(organizerDb *db, robj *key, robj *val)

{

/* 创建timer */

organizerTimeEvent *timeEvent = organizerCreateTimeEvent(msNow() + INT_TO_LONG(val->ptr), expired_key_task, sdsdup(key->ptr), NULL, NULL);

organizerAddTimeEvent(db->eventLoop, timeEvent->id, timeEvent);

}

/* 通过各种途径使key失效 */

static void expireIfNeeded(organizerDb *db, robj *key)

{

if (!getKey(key))

{

return;

}

if (!db->expireEnabled)

{

return;

}

if (keyIsExpired(db, key))

{

/* 固定票据 */

signalKeyAsExpired(db, key);

}

}

void redisOrganizerInit(int argc, char **argv)

{

pthread_mutex_init(&lock, NULL);

}

在上面的代码中，我们使用了互斥锁来确保过期操作的线程安全。这里使用了pthread_mutex_t结构体定义锁。为了避免竞争，我们在锁定的代码中使用selectDb和delKey函数来执行过期操作。

2.使用线程池

另一种解决Redis线程安全的方法是使用线程池。在Redis中，我们可以使用线程池来处理长时间运行的操作，例如清理过期键。线程池的好处是它可以在多个线程之间平衡负载，从而保证Redis的更好性能。

下面的代码演示了如何使用线程池来清理过期键。

```c
#include "redis.h"
#include "thread_pool.h"

void clear_expired_key(char *key)
{
    selectDb(0);
    delKey(key, strlen(key));
}

/* 添加到析构线程池 */
static void add_to_cleanup_thread_pool(char *key)
{
    thread_pool_add_task(cleanup_thread_pool, clear_expired_key, key, 0);
}

/* 添加过期时间的key */
static void addExpire(organizerDb *db, robj *key, robj *val)
{
    /* 创建timer */
    organizerTimeEvent *timeEvent = organizerCreateTimeEvent(msNow() + INT_TO_LONG(val->ptr), expired_key_task, sdsdup(key->ptr), NULL, NULL);
    organizerAddTimeEvent(db->eventLoop, timeEvent->id, timeEvent);
    add_to_cleanup_thread_pool(sdsdup(key->ptr));
}
/* 通过各种途径使key失效 */
static void expireIfNeeded(organizerDb *db, robj *key)
{
    if (!getKey(key))
    {
        return;
    }
    if (!db->expireEnabled)
    {
        return;
    }
    if (keyIsExpired(db, key))
    {
        /* 固定票据 */
        signalKeyAsExpired(db, key);

        /* 添加到析构线程池 */
        add_to_cleanup_thread_pool(sdsdup(key->ptr));
    }
}
void redisOrganizerInit(int argc, char **argv)
{
    /* 初始化析构线程池 */
    init_thread_pool(cleanup_thread_pool, 4);
}

在上面的代码中，我们使用了线程池来清理过期键。我们将需要清理的key添加到清理线程池中，由线程池负责清理过期键。这种做法比互斥锁更为高效。

总结

过期是Redis中一个很重要的特性。如果不及时删除过期键，将会占用大量内存。为了确保过期操作的线程安全，我们可以使用互斥锁或者线程池。线程池是更好的选择，因为它可以在多个线程之间平衡负载，从而保证Redis的更好性能。在Redis中，过期操作可以通过惰性或者精度策略来实现，但所有的实现都是线程安全的。

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