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redis系列：数据库的实现

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服务端数据库

redis中将所有的数据库信息保存在redisServer结构体中，结构体中的变量有两百多个，这里就不写了。
主要的结构成员是：

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struct redisServer{
    redisDb* db;
};

db成员指向一个redisDb数组，数组长度有dbnum决定：

默认情况下，目标数据库是0号数据库。如果需要更换数据库，修改指针即可。

数据库键空间

redisDb结构体中保存了数据库中所有的键值对，因此将这个字典称为键空间：

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typedef struct redisDb{
    dict* dict;
}
  • 键空间中的键是数据库的键，每个键都是一个字符串对象
  • 键空间中的值是数据库的值，每个值可以是一个字符串对象，列表对象，哈希表对象，集合对象，有序集合对象中的一种。
    表示如下图所示：

读写键空间时的维护操作

  • 读取一个键之后，服务器会更新键的LRU时间，这个可以用于计算键的闲置时间。
  • 如果在读取一个键时发现已经过期，服务器会删除这个过期键然后执行其他操作。
  • 如果客户端使用watch命令监视了某个键，会将这个键标记为脏，从而让事务程序注意到这个键已经被修改过。
  • 每次修改键之后，都会对脏键计数器加1，计数器会出发服务器的持久化和复制操作。
  • 如果开启数据库通知，在对键修改之后，服务器将按配置发送相应的数据库通知。

过期时间

redisDb结构的expires字典保存了数据库所有键的过期时间，称为过期字典。

  • 设置过期时间通过向过期字典添加键值对实现。
  • 删除过期时间则直接在过期字典中移除，移除策略有三种：
  1. 定时删除，创建过期时间的同时创建一个定时器，让定时器在键的过期时间删除；
  2. 惰性删除，每次获取键的时候检查是否过期；
  3. 定期删除，每隔一段时间主动删除过期键。

AOF/RDB和复制功能对过期键的处理

  1. RDB
  • 生成RDB文件时从数据库检查，过期不写入。
  • 载入RDB文件时：
    • 主服务器模式下会对所有键进行检查，过期忽略。
    • 从服务器模式会将所有键载入，不检查。
  1. AOF
  • 生成AOF：当服务器以AOF持久化模式运行时，如果某个键过期，但还没有被删除时，不会对AOF文件产生影响。当过期键被删除之后，程序会向AOF文件追加一条DEL命令，显式地记录该键已被删除。
  • 重写：进行键过期检查，过期则不写。
  1. 复制
  • 主服务器删除，向从服务器发送DEL命令。
  • 从服务器执行读命令，忽略键过期。
  • 从服务器接到DEL删除键。