Redis过期处理用多线程，感觉效率提升挺明显，就是实现细节还想再琢磨下

你提到的“Redis过期处理用多线程，感觉效率提升挺明显”这个点，其实触及了Redis内部一个非常核心且不断优化的机制，我结合一些社区讨论和官方演进（比如来自Redis作者Antirez的博客和GitHub上的Issue讨论），来聊聊这背后的细节和可以琢磨的地方。

为什么单线程处理过期会成问题？

Redis的核心魅力就在于其单线程的内存操作,简单高效，过期键（key with TTL）的处理，最初也被集成在这个主线程中，它主要通过两种方式配合：

1. 被动过期：当客户端尝试访问一个键时，Redis会先检查它是否已过期，如果过期就立刻删除，然后返回空值，这种方式很“懒”，只在必要时才干活。
2. 主动过期：光靠“懒”的不行，因为很多键过期后可能永远不再被访问，这就成了“僵尸键”，白白占用内存，所以Redis会定期（默认每秒10次）从设置了过期时间的键集合中，随机抽取一批键（比如20个）进行检查，删除其中已过期的，如果这一批中过期的比例超过25%，就再抽一批，如此循环，直到过期比例降下来或者耗时超过限制，避免主线程被阻塞太久。

问题就出在主动过期上，当你的Redis实例中存储了海量（比如数百万甚至更多）的过期键时，即使每次主动过期都努力控制时间，这个扫描和删除的过程仍然可能对主线程造成可感知的延迟，因为主线程在此期间无法处理客户端的任何其他命令，就像一条单行道临时施工，所有车辆都得等着，这就是所谓的“延迟毛刺”，你可能会在监控上看到，平时响应时间都在1毫秒以下，但偶尔会蹦出一个几十毫秒甚至更高的值，很可能就是主线程正在“拼命”地清理过期键。

“多线程”处理过期的思路是怎样的？

为了解决这个延迟问题,社区和后来的Redis官方版本（从6.0开始）都探索了引入多线程的思路，但这里的关键是：引入的多线程，并不是用来处理核心的命令读写，而是专门用来处理像过期删除这样的辅助性、可能耗时的任务。 主线程模型处理命令的原子性和顺序性这个最大优势必须保留。

具体的实现思路可以这样琢磨：

1. 分工明确：主线程依然负责处理所有客户端命令，包括被动过期检查，它依然是唯一的指挥中心。
2. 卸下重担：当需要进行主动过期扫描时，主线程不再亲自去扫描和删除，而是将“扫描并删除一批过期键”这个任务，封装成一个“小工单”。
3. 异步处理：主线程将这个“工单”扔到一个任务队列里，然后立刻返回去处理新的客户端请求，不再等待删除完成。
4. 后台线程池：有一组预先创建好的后台工作线程（比如Redis 6.0的I/O多线程也可用于此类任务），它们不断地从任务队列里领取这些“工单”，然后在后台并发地执行实际的键扫描和删除操作。
5. 轻量同步：后台线程删除完成后，可能需要以很轻量的方式通知主线程（比如更新一些统计信息），但这个开销极小。

这样一来,最耗时的磁盘I/O（如果启用了AOF）和大量的键删除操作，就从主线程剥离出去了，主线程的延迟毛刺因此会得到极大的平滑，这就是你感觉“效率提升挺明显”的根本原因——这里的“效率”更准确地说是“响应时间的稳定性和可预测性”。

实现细节上需要琢磨和权衡的地方

想法很好,但实现起来有几个细节需要仔细考量，这也是Redis作者Antirez在设计和迭代过程中反复权衡的：

• 内存安全是红线：这是最大的挑战，多个后台线程同时操作内存数据，如何保证不会出现脏读、脏写？主线程可能在处理命令时访问一个键，而后台线程正准备删除它，这需要非常精细的锁机制或原子操作来保证数据一致性，如果锁的粒度太粗，会退化成串行，失去多线程意义；如果太细，管理复杂且容易出bug，Redis的核心代码极度追求简洁和高效，引入复杂的同步机制会是一个巨大的挑战。
• 任务粒度的把握：是把整个庞大的过期键空间切分成大块交给后台线程，还是细分成一个个小任务？大块任务可能导致某个后台线程长时间忙碌，而其他线程饿死；小块任务则意味着更频繁的任务调度和同步开销，需要找到一个平衡点，让多个线程能均匀负载。
• 与持久化的协调：如果开启了AOF持久化，删除操作也需要被记录到AOF日志中，这个写日志的操作是由主线程做还是后台线程做？如果由后台线程做，又涉及到与主线程的协调，通常更安全的做法是后台线程只负责内存中删除，由主线程在某个时机去记录删除的日志。
• 对“惰性删除”的增强：其实除了主动/被动删除，Redis还有一种类似“多线程”的思路，叫做“惰性删除”，它可以被看作是一种更极端的异步删除：对于一些非常大的键（比如一个包含百万元素的Hash键），它的删除本身就很耗时，即使在主线程被动检查到它过期时，也不再立即删除，而是将其标记为已逻辑删除，然后将其丢到一个队列里，由后台线程慢慢清理，这同样是为了避免一个大键删除阻塞主线程太久。

总结一下

你的感觉是对的,将过期键删除这类耗时操作从主线程剥离到后台多线程，是提升Redis响应稳定性的一个重要方向，Redis官方在6.0版本引入的多线程I/O，虽然主要目的是为了提升网络读写的吞吐量，但其架构也为处理此类后台任务打开了大门，后续版本也在不断优化异步删除机制。

实现上的核心纠结在于,如何在享受多线程带来的延迟平滑好处的同时，绝不撼动Redis单线程命令处理带来的简单性、正确性和高性能，这需要极其精巧的设计，每一次改动都慎之又慎，这个“琢磨”的过程，本身就是Redis不断进化、在复杂性和性能之间寻找最佳平衡点的过程。