数据库的实现

我们

《Android学习笔记总结+最新移动架构视频+大厂安卓面试真题+项目实战源码讲义》
浏览器打开：qq.cn.hn/FTe 免费领取

先看代码?server.h/redisServer

struct redisServer{...//保存 db 的数组 redisDb *db;

//db 的数量 int dbnum;...}

再看 redisDb 的代码：

typedef struct redisDb {dict dict; / The keyspace for this DB */dict expires; / Timeout of keys with a timeout set /dict blocking_keys; / Keys with clients waiting for data (BLPOP)/dict ready_keys; / Blocked keys that received a PUSH */dict watched_keys; / WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS /int id; / Database ID /long long avg_ttl; / Average TTL, just for stats */} redisDb;

总体来说 redis 的 server 包含若干个（默认 16 个） redisDb 数据库。

Redis 是一个 k-v 存储的键值对数据库。其中字典 dict 保存了数据库中的所有键值对，这个地方叫做?keyspace?直译过来就是“键空间”。

所以我们就可以这么认为，在 redisDb 中我们使用 dict（字典）来维护键空间。

• keyspace 的 kay 是数据库的 key，每一个 key 是一个字符串对象。注意不是字符串，而是字符串对象。

• keyspace 的 value 是数据库的 value，这个 value 可以是 redis 的，字符串对象，列表对象，哈希表对象，集合对象或者有序对象中的一种。

数据库读写操作

所以对于数据的增删改查，就是对 keyspace 这个大 map 的增删改查。

当我们执行：

redis SET mobile "13800000000"

实际上就是为 keyspace 增加了一个 key 是包含字符串“mobile”的字符串对象，value 为包含字符“13800000000”的字符串对象。

看图：

对于删改查，没啥好说的。类似 java 的 map 操作，大多数程序员应该都能理解。

需要特别注意的是，再执行对键的读写操作的时候，Redis 还要做一些额外的维护动作：

• 维护 hit 和 miss 两个计数器。用于统计 Redis 的缓存命中率。

• 更新键的 LRU 时间，记录键的最后活跃时间。

• 如果在读取的时候发现键已经过期，Redis 先删除这个过期的键然后再执行余下操作。

• 如果有客户对这个键执行了 WATCH 操作，会把这个键标记为 dirty，让事务注意到这个键已经被改过。

• 没修改一次 dirty 会增加 1。

• 如果服务器开启了数据库通知功能，键被修改之后，会按照配置发送通知。

键的过期实现

Redis 作为缓存使用最主要的一个特性就是可以为键值对设置过期时间。就看看 Redis 是如果实现这一个最重要的特性的？

在 Redis 中与过期时间有关的命令

• EXPIRE 设置 key 的存活时间单位秒

• EXPIREAT 设置 key 的过期时间点单位秒

• PEXPIRE 设置 key 的存活时间单位毫秒

• PEXPIREAT 设置 key 的过期时间点单位毫秒

其实这些命令，底层的命令都是由 REXPIREAT 实现的。

在 redisDb 中使用了 dict *expires，来存储过期时间的。其中 key 指向了 keyspace 中的 key（c 语言中的指针）， value 是一个 long long 类型的时间戳，标定这个 key 过期的时间点，单位是毫秒。

如果我们为上文的 mobile 增加一个过期时间。

redis PEXPIREAT mobile 1521469812000

这个时候就会在过期的 字典中增加一个键值对。如下图：

对于过期的判断逻辑就很简单：

1. 在 字典 expires 中 key 是否存在。

2. 如果 key 存在，value 的时间戳是否小于当前系统时间戳。

接下来就需要讨论一下过期的键的删除策略。

key 的删除有三种策略：

1. 定时删除，Redis 定时的删除内存里面所有过期的键值对，这样能够保证内存友好，过期的 key 都会被删除，但是如果 key 的数量很多，一次删除需要 CPU 运算，CPU 不友好。

2. 惰性删除，只有 key 在被调用的时候才去检查键值对是否过期，但是会造成内存中存储大量的过期键值对，内存不友好，但是极大的减轻 CPU 的负担。

3. 定时部分删除，Redis 定时扫描过期键，但是只删除部分，至于删除多少键，根据当前 Redis 的状态决定。

这三种策略就是对时间和空间有不同的倾向。Redis 为了平衡时间和空间，采用了后两种策略 惰性删除和定时部分删除。

惰性删除比较简单，不做过多介绍。主要讨论一下定时部分删除。

过期键的定时删除的策略由 expire.c/activeExpireCycle() 函数实现，server.c/serverCron() 定时的调用?activieExpireCycle()?。