面试题：Redis 数据过期后的删除策略是什么？

Redis 的 数据过期删除策略 是通过 惰性删除 和 定期删除 两种机制结合实现的，目的是在 内存占用 和 CPU资源消耗 之间取得平衡。以下是详细说明：

一、过期删除策略的核心机制

1. 惰性删除（Lazy Expiration）

触发时机：当客户端尝试访问某个键（如 GET、SET 等操作）时，Redis 会检查该键是否已过期。
实现逻辑：
- 如果键已过期，直接删除该键并返回 NIL（空值）。
- 如果未过期，返回键的值。
优点：
- CPU友好：仅在访问键时检查过期，避免不必要的 CPU 开销。
缺点：
- 内存浪费：过期但未被访问的键会一直占用内存，可能导致内存泄漏。

2. 定期删除（Periodic Expiration）

触发时机：由 Redis 的周期性任务 serverCron 主动触发（默认每 100ms 执行一次）。
实现逻辑：
- 分批次处理：从所有数据库中随机选取部分设置了过期时间的键，检查并删除过期键。
- 限制条件：
  - 每次最多检查 20 个键（ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP）。
  - 单次删除操作的时间不超过 25ms（SLOW 模式）或 1ms（FAST 模式）。
优点：
- 减少内存浪费：主动清理过期键，避免惰性删除的内存堆积问题。
缺点：
- CPU消耗：随机检查和删除操作会占用一定的 CPU 资源。

二、两种策略的协同工作

Redis 同时使用惰性删除和定期删除，两者互补以优化性能：

惰性删除 处理客户端直接访问的键，确保及时清理过期数据。
定期删除 负责清理未被访问的过期键，防止内存浪费。

三、关键代码与配置

1. 惰性删除的核心函数

robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key) {
    robj *val;
    expireIfNeeded(db, key); // 检查键是否过期并删除
    val = lookupKey(db, key);
    ...
    return val;
}

2. 定期删除的核心函数

void activeExpireCycle(...) {
    ...
    while (timelimit > 0 && ...) {
        // 随机选取 20 个键进行过期检查
        for (j = 0; j < ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP; j++) {
            if (dictSize(db->expires) == 0) break;
            ...
            // 删除过期键
            if (now > when) {
                ...
                dictDelete(db->expires, key);
                server.stat_expiredkeys++;
            }
        }
    }
}

3. 配置参数

hz：控制 serverCron 的执行频率（默认每秒 10 次）。hz 10
maxmemory-policy：配合内存淘汰策略使用（如 allkeys-lru）。

四、实际场景中的表现

高并发访问场景：
- 惰性删除处理高频访问的键，定期删除清理低频访问的键。
冷数据场景：
- 依赖定期删除清理长期未被访问的过期键，避免内存堆积。
混合场景：
- 两者结合，既保证内存效率，又避免 CPU 过载。

五、常见问题与优化

1. 为什么 Redis 不使用定时删除？

定时删除（为每个过期键创建定时器）会导致：
- CPU资源浪费：大量定时器频繁触发，消耗 CPU。
- 内存压力大：定时器本身占用额外内存。
Redis 选择 惰性+定期删除 的折中方案。

2. 如何优化定期删除的性能？

调整 hz 值：增加 serverCron 的执行频率（如 hz 100），但需权衡 CPU 开销。
控制单次扫描范围：通过 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 调整每次检查的键数量。

3. 如何避免内存泄漏？

设置合理的过期时间：确保过期键能被定期删除及时扫描到。
结合内存淘汰策略：当内存不足时，通过 allkeys-lru 或 volatile-ttl 等策略强制清理数据。

六、总结

策略	触发时机	优点	缺点
惰性删除	客户端访问键时	CPU 友好	可能导致内存泄漏
定期删除	周期性任务（100ms）	减少内存浪费	占用一定 CPU 资源

Redis 的 惰性删除 + 定期删除 组合策略，既保证了内存的高效利用，又避免了 CPU 的过度消耗，是应对缓存场景中过期键管理的经典方案。

THE END

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