redis-数据库

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redis的设计与实现
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数据库

服务器中的数据库

Redis服务器将所有数据库保存在redisServer结构中的db数组中

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struct redisServer {
    redisDb *db;
}

在初始化服务器时，程序会根据服务器状态的dbnum属性来决定应该创建多少个数据库，但是一般默认为16个

切换数据库

每个Redis客户端都可以指定使用的数据库，默认使用0号数据库，使用select 1可以选择1号数据库，以此类推，在服务器内部，存在一个数据结构来记录客户端使用的数据库

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typedef struct redisClient [
    redisDb *db;
] redisClient

该指针指向了redisServer.db数组中的某一个元素

数据库键空间

Redis是一个键值对数据库服务器，服务器中的每个数据库都由redisDb结构表示，其内部维护了一个dict字典

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typedef struct redisDb {
    dict *dict;
}

键空间和用户所见的数据库的键值对是直接对应的，即键空间的键就是字符串对象，键空间的值就是不同的redis对象

具体来说，set message “hello, world!” 就是在数据库的字典中创建了一个键为message的字符串，值为 “hello, world!”字符串的键值对

读写键空间时会发生一些维护操作：

  • 当读取一个键之后，会记录命中、不命中次数
  • 更新LRU时间
  • 如果读键时发现这个键已经过期了，则删除
  • 如果有客户端使用watch命令监视了某个键时，当服务器修改了这个键，会把这个键标记为脏
  • 服务器每次修改一个键之后，都会对脏键计数器的值增1，这个脏键计数器会触发服务器的持久化和复制操作
  • 如果服务器开启了数据库通知功能，对键进行修改后，服务器将按配置发送相应的数据库通知

过期键

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typedef struct redisDb {
    dict *expires;
}

在redisDb中维护了一个过期字典，过期字典指向设置了过期时间的对象，并且包含了一个过期时间

Redis过期删除策略是定期删除 + 惰性删除, 具体来说每个一段时间从过期字典中抽取键来检查是否过期并删除，并且在访问一个键时先检查是否过期进行删除

AOF RDB 复制对过期键的处理

  1. 生成RDB文件
    在执行SAVE命令或者BGSAVE命令会创建一个新的RDB文件，程序对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存到新创建的RDB文件
  2. 载入RDB文件
  • 如果服务器以主服务器模式运行，在载入RDB文件时，程序会对文件中保存的键进行检查，未过期的键会被载入到数据库中，而过期的则会被忽略
  • 如果服务器以从服务器模式运行，在载入RDB文件时无论是否过期都会全部载入，但是从服务器还会进行主从同步, 这里不直接删除还是考虑和主服务器的数据一致性问题
  1. AOF写入
    当服务器以AOF持久化模式运行时，如果数据库中的某个键已经过期，AOF文件不会有其他任何的影响，因为在过期时被删除会追加一条命令DEL命令，如果还没有被删除更不会产生影响
  2. AOF重写
    在执行AOF重写时，已过期的键不会被保存到重写后的AOF文件
  3. 复制
    当服务器运行在复制模式下时，从服务器的过期删除动作由主服务器控制，简单来说，但主服务器执行DEL操作时会把该命令发送给从服务器。进一步说，从服务器不控制过期键，即从服务器发生了某一个key已经过期了但是不会执行删除操作，当客户端get时仍会返回，只有接收主服务器的del命令后才会删除，这保证了主从服务器之间的一致性，但是存在数据准确性问题

数据库通知

分为键空间通知：某个键被执行了哪些操作，键事件通知：某个命令被哪些键执行了

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subscribe __keyspace@0__:message // 指的是订阅了message的键空间通知

"message"
"__keyspace@0__:message"
"set" // 指的是对message这个键执行了set操作

subscrible __keyevenet@0__:del

"message"
"__keyevent@0__:del"
"key" // 指的是del操作被key执行了

服务器配置的notify-keyspace-evenets选项决定了服务器所发送通知的类型:

  • 所有类型的键空间通知和键事件通知：AKE
  • 所有类型的键空间通知：AK
  • 所有类型的键事件通知：AE
  • 只和字符串有关的键空间通知: K$
  • 之和列表键有关的键事件通知: E1

发送数据库通知的功能是通过notifyKeyspaceEvent函数实现的
void notifyKeyspaceEvent(int type, char *event, robj *key, int dbid)
event keys dbid分别是事件的名称 产生事件的键 产生事件的数据库号码

在前文提到，对键的读写操作有额外的操作比如数据库通知，具体来说以sadd命令为例，
saddcommand中有一段代码:

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notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_SET，“sadd”, c->argv[1], c->db->id
);

具体看通知函数的实现，这里简单用语言描述;

  • 如果给定的通知不是服务器允许发送的通知，则直接返回
  • 发送键空间通知
  • 发送键事件通知
    当然上述发送对应的通知需要判断配置设定