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實現(xiàn)Redis的TTL底層實現(xiàn)探究
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Redis是一種高性能、開源、內(nèi)存中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)。它支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。其中，TTL（Time To Live）是Redis的一個重要概念，表示一個鍵的存活時間。在Redis中，當(dāng)鍵的TTL到期時，其對應(yīng)的值會被刪除。本文將會探究Redis中TTL的底層實現(xiàn)。
Redis中TTL的實現(xiàn)基于兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：哈希表和跳躍表。哈希表是一種類似于散列表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于在O(1)時間內(nèi)查找元素。跳躍表是一種有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點包含多個指針，用于跳躍到目標(biāo)節(jié)點。它通過插入排序的方式保證有序性，并通過指針的方式快速定位到節(jié)點。
在Redis中，每個鍵都對應(yīng)一個dictEntry結(jié)構(gòu)體，其中包含鍵名、鍵值和指向哈希表的指針。同時，在每次添加鍵值對時，Redis會將這個鍵名添加到一個新的跳躍表中。每個跳躍表節(jié)點代表一個鍵名，其中包含以下字段：
– 一個指向dictEntry的指針。
– 一個保存了鍵的過期時間的long long類型整數(shù)。如果鍵未設(shè)置過期時間，則該字段的值為-1。
– 指向下一個節(jié)點的指針數(shù)組。
– 一個保存了當(dāng)前節(jié)點的層數(shù)的整數(shù)。
Redis通過跳躍表來實現(xiàn)TTL的過期檢查。具體地說，Redis通過逐一遍歷跳躍表來檢查鍵值對的過期時間，當(dāng)檢測到過期的鍵值對時，Redis會將這個鍵值對從哈希表中刪除。為了提高性能，Redis使用了以下優(yōu)化技術(shù)：
1. 定期刪除過期鍵值對
在Redis的源代碼中，有一個定時器默認每秒鐘會被調(diào)用10次，其負責(zé)清理跳躍表中過期的鍵值對。Redis使用了一個計數(shù)器來決定定時器應(yīng)該進行檢查的跳躍表層數(shù)。例如，計數(shù)器的值為0表示應(yīng)該檢查最高層的節(jié)點，而計數(shù)器的值為1則表示應(yīng)該檢查第二層的節(jié)點。
2. 惰性刪除過期鍵值對
除上述定期刪除過期鍵值對外，Redis還使用了惰性刪除技術(shù)，即當(dāng)獲取某個鍵值對時，Redis會檢查該鍵是否已過期，如果已過期，則立即從哈希表中刪除。這種方法可以避免在定期刪除過程中遺漏某些鍵值對。
3. 隨機化跳躍表節(jié)點層數(shù)
在跳躍表中，每個節(jié)點的層數(shù)是隨機的，因此跳躍表的高度不會過高或過低，充分利用了它的優(yōu)點。如果跳躍表的層數(shù)過高，則在進行查找或插入操作時需要遍歷的節(jié)點數(shù)就會變得很多，降低了性能。如果層數(shù)過低，則會影響跳躍表的質(zhì)量。
總結(jié)
本文對Redis中TTL的底層實現(xiàn)進行了探究?？梢钥闯觯琑edis通過哈希表和跳躍表的結(jié)合實現(xiàn)了TTL的過期檢查，同時采用了一系列優(yōu)化技術(shù)來保障性能。在實現(xiàn)類似的系統(tǒng)時，可以參考Redis的底層實現(xiàn)來提高性能和效率。
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