[redis读书笔记] 第二部分 单机数据库

Posted 2020-09-02 jiangz222

一 数据库基本实现/命令下发的实现

　　redis.c里，大家能看到redisCommandTable[] 的实现，列出了支持的所有命令。大部分的入参为redisClient *c，当一条REDIS命令下发，调用流程如下

在createClient里会组装下传的client，其中就会调用selectDb()来选择数据库（redis所有的数据库都存在redisServer.db里），而数据库中存储了一个字典结构dict *dict，这个dict里的键就是执行REDIS命令的键，值即redis对象robj。

 redisDb里的结构如下，下图已经是个抽象的图，比如HashObject，理论上应该有个redisObjct的结构，然后ptr指到一个dict的结构，然后才到一个个的entry等：

 那么所有的对DB的读、新增、更新，都是现在redisDb.dict里找/新增 键值(对象的键值)（比如上图的book），然后更新dict里对应键的那个值(robj，比如HashObject)里的内容（比如name，author或者publisher）：

二 键的生存/过期时间

如下，redisDb中的expires字典保存了数据库中键的过期时间，我们称之为过期字典。

 

typedef struct redisDb {
.......
    // 键的过期时间，字典的键为键，字典的值为过期事件 UNIX 时间戳
    // [JZ]:expires里键即上面的dict的键，即数据库的键，值为一个object
    dict *expires;              /* Timeout of keys with a timeout set */
}

 

过期时间可以增加/修改/移除，可用来计算剩余时间。

三 过期键的删除策略：

    1.定时删除，即设置过期时间时，设置定时器，到时删除。 优点，节省内存，保证了尽快删除，但是耗CPU，而且实现定时器需要用到redis服务器里的时间事件，复杂度为o(N)，不够高效

    2.惰性删除，每次操作键时，判断是否过期，进行相应操作。优点是节省CPU，但是过期键可能长时间存在(如果键不被操作，就会一直存在，那么相当于内存泄露)，因而消耗内存

    3.定期删除，每隔一段时间进行键的扫描，过期删除。优点是改进了上面两种方法的缺点，一方面不会对CPU时间影响大，另一方面不会有内存的泄露和浪费。缺点是： 如果删除操作太频繁，或者执行时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除，以至于CPU时间过多的耗费在删除过期键的操作上。 如果删除操作执行太少，或者执行时间太短，那么又会有内存浪费的情况(怎么优点缺点像是换个角度说同一件事情.......)

REDIS最终是是用惰性删除(expireIfNeeded())和定期删除(activeExpireCycle())结合的方式，实现了过期键的清理。

 

四 RDB文件

 RDB文件即第一小节讲的DB的来源，redis.c里的main函数里，loadDataFromDisk()->rdbLoad()实现了DB文件的load功能，文件的名字来自于$REDIS_DEFAULT_RDB_FILENAME(AOF:$REDIS_DEFAULT_AOF_FILENAME)

    载入RDB文件时

    1.如果服务器为master，那么会检查文件中的键的过期，已经过期的键就不会载入内存

    2.额如果是slave，不检查键是否过期，全都载入。

    复制： 当服务器运行在复制模式：

    1.主服务器删除一个过期键，会向所有从服务器发送DEL命令

    2.从服务器执行读命令时，即使碰到过期键也不删除，而是忽略过期，照常处理

    3.只有从服务器收到主服务器的DEL时才删除过期键

    通过由主服务器来控制删除过期键，保证主从的数据一致性，

当服务器以AOF持久化模式运行时，如果有某个键过期，且没有被惰性删除或者定期删除，那么AOF文件不会因为这个过期键而产生任何影响。

当过期键被删除，程序会想AOF文件追加一条DEL命令记录。

五 数据库通知

通过客户端的订阅，客户端可以得到键的被操作(键空间通知key-space notification)或者命令的执行(键事件通知key-event notification)的通知。

当服务器启动时，配置的 server.notify_keyspace_events决定了支持哪些通知，列表如下，如果配置为AKE，就是支持键空间通知和键事件通知

 

#define REDIS_NOTIFY_KEYSPACE (1<<0)    /* K */
#define REDIS_NOTIFY_KEYEVENT (1<<1)    /* E */
#define REDIS_NOTIFY_GENERIC (1<<2)     /* g */
#define REDIS_NOTIFY_STRING (1<<3)      /* $ */
#define REDIS_NOTIFY_LIST (1<<4)        /* l */
#define REDIS_NOTIFY_SET (1<<5)         /* s */
#define REDIS_NOTIFY_HASH (1<<6)        /* h */
#define REDIS_NOTIFY_ZSET (1<<7)        /* z */
#define REDIS_NOTIFY_EXPIRED (1<<8)     /* x */
#define REDIS_NOTIFY_EVICTED (1<<9)     /* e */
#define REDIS_NOTIFY_ALL (REDIS_NOTIFY_GENERIC | REDIS_NOTIFY_STRING | REDIS_NOTIFY_LIST | REDIS_NOTIFY_SET | REDIS_NOTIFY_HASH | REDIS_NOTIFY_ZSET | REDIS_NOTIFY_EXPIRED | REDIS_NOTIFY_EVICTED)      /* A */

 

    1.键的操作通知的实现，在 void notifyKeyspaceEvent(int type, char *event, robj *key, int dbid)；event是时间名称，keys是产生事件的键，以及产生时间的数据库号

　　　　- 函数会先判断传入的第一个参数type是否包含在server.notify_keyspace_events，如果没有包含，就直接退出，不用通知。

　　　　- 然后server.notify_keyspace_events定义了什么，就通知什么类型，比如REDIS_NOTIFY_KEYEVENT，先组建一个通知 __keyevent@dbid__:KEY(最终组成一个ROBJ结构），传给pubsubPublishMessage()发送

          - pubsubPublishMessage()里，以上面的通知作为key，在字典server.pubsub_channels里查找到一个列表，这个列表存储了谁需要这种类型的通知，然后将通知加入REPLY列表进行发送。