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Redis過(guò)期：多線程管理解決方案
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Redis是一款常用的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，常用于緩存和高并發(fā)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下使用。然而，在大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景下，Redis使用的過(guò)期策略容易導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，造成服務(wù)器負(fù)荷的過(guò)高。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們提出了一種基于多線程管理的Redis過(guò)期解決方案。
Redis過(guò)期機(jī)制
Redis的KEY過(guò)期機(jī)制是以TTL（time to live）為基礎(chǔ)的，即在設(shè)置key時(shí)指定一個(gè)過(guò)期時(shí)間，Redis會(huì)在到達(dá)過(guò)期時(shí)間后自動(dòng)刪除該key。Redis默認(rèn)情況下是以內(nèi)存消耗為主要限制因素，如果占用的內(nèi)存超過(guò)了限制，就會(huì)采取相應(yīng)的清理策略。其中一種策略就是對(duì)設(shè)置過(guò)期時(shí)間的key進(jìn)行檢查，如果過(guò)期就直接刪除。
但是，在實(shí)際應(yīng)用中，Redis會(huì)因?yàn)楦鞣N原因，比如網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、機(jī)器宕機(jī)等導(dǎo)致清理過(guò)期key的進(jìn)程失敗，從而導(dǎo)致一些key沒(méi)有刪除，造成內(nèi)存泄漏。
基于多線程管理的解決方案
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們提出了一個(gè)基于多線程管理的Redis過(guò)期解決方案。具體而言，我們使用多線程進(jìn)行Redis過(guò)期key的清理，每個(gè)線程對(duì)應(yīng)Redis數(shù)據(jù)庫(kù)D中的不同部分。例如，假設(shè)有4個(gè)線程、4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)線程負(fù)責(zé)清理的key為：
– 線程1：D1中的key
– 線程2：D2中的key
– 線程3：D3中的key
– 線程4：D4中的key
我們需要確定每個(gè)key的過(guò)期時(shí)間，這里我們采用Redis自帶的淘汰算法LRU（least recently used），即最近最少使用算法，將key按照最近的使用時(shí)間做排序，然后將最久未使用的key清理掉。
我們采用Redis事務(wù)機(jī)制完成批量刪除，即當(dāng)某一個(gè)線程數(shù)據(jù)過(guò)多時(shí)，需要一次性批量刪除所有已過(guò)期的key。由于Redis事務(wù)機(jī)制是基于樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)的，因此在執(zhí)行過(guò)程中仍然可能會(huì)發(fā)生并發(fā)問(wèn)題，需要對(duì)每個(gè)Redis事務(wù)加鎖。
在線程間的數(shù)據(jù)交換時(shí)，我們采用Redis的消息機(jī)制完成數(shù)據(jù)傳輸。由于key在每個(gè)線程中的分布是固定的，因此用Redis的list類(lèi)型即可完成線程間的消息傳遞。
代碼實(shí)現(xiàn)
下面的代碼展示了如何實(shí)現(xiàn)基于多線程管理的Redis過(guò)期解決方案：
import redis
import threading
r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
num_threads = 4
threads = []
# 計(jì)算key所在數(shù)據(jù)庫(kù)的編號(hào)
def hash_key(key):
return int(key) % num_threads
# 清理指定的key
def clear_expired_key(db_num):
while True:
keys = r.execute_command('SCAN', '0', 'MATCH', '*', 'COUNT', '1000', 'TYPE', 'string', 'DB', db_num)
expired_keys = []
for key in keys[1]:
ttl = r.ttl(key)
if ttl == -1:
r.execute_command('DEL', key)
elif ttl == 0:
expired_keys.append(key)
if len(expired_keys) > 0:
with r.pipeline() as pipe:
while len(expired_keys) > 0:
pipe.watch(*expired_keys)
pipe.multi()
for key in expired_keys:
pipe.delete(key)
try:
pipe.execute()
break
except redis.WatchError:
continue
# 創(chuàng)建線程對(duì)象
for i in range(num_threads):
db_num = i
t = threading.Thread(target=clear_expired_key, args=(db_num,))
threads.append(t)
# 啟動(dòng)線程
for t in threads:
t.start()
# 等待線程終止
for t in threads:
t.join()
代碼實(shí)現(xiàn)中，我們首先創(chuàng)建了4個(gè)線程（即4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)），然后每個(gè)線程針對(duì)不同的key進(jìn)行清理。清理時(shí)，我們首先使用SCAN命令獲取指定數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有key，然后按照TTL值將其分為已過(guò)期的和未過(guò)期的。對(duì)于已過(guò)期的key，我們采用Redis的事務(wù)機(jī)制一次性刪除，從而避免了并發(fā)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。
總結(jié)
本文介紹了一個(gè)基于多線程管理的Redis過(guò)期解決方案。這種方案能夠避免Redis過(guò)期機(jī)制引起的內(nèi)存泄漏問(wèn)題，提高服務(wù)器負(fù)載能力。在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景，調(diào)整線程數(shù)和key的分布等參數(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化性能。
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網(wǎng)站標(biāo)題：Redis過(guò)期多線程管理解決方案（redis過(guò)期多線程）
標(biāo)題網(wǎng)址：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cccccis.html
