Redis学习之单机数据库（二）

1. 数据库

数据结构

/* Redis database representation. There are multiple databases identified* by integers from 0 (the default database) up to the max configured* database. The database number is the 'id' field in the structure. */
typedef struct redisDb {// 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对dict *dict;                 /* The keyspace for this DB */// 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dict *expires;              /* Timeout of keys with a timeout set */// 正处于阻塞状态的键dict *blocking_keys;        /* Keys with clients waiting for data (BLPOP) */// 可以解除阻塞的键dict *ready_keys;           /* Blocked keys that received a PUSH */// 正在被 WATCH 命令监视的键dict *watched_keys;         /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */struct evictionPoolEntry *eviction_pool;    /* Eviction pool of keys */// 数据库号码int id;                     /* Database ID */// 数据库的键的平均 TTL ，统计信息long long avg_ttl;          /* Average TTL, just for stats */} redisDb;```### 切换数据库默认情况下，Redis客户端的目标数据库为0号数据库，但是客户端可以通过SELECT n来切换目标数据库。### 数据库键空间键空间的键其实就是数据库的键。
如：

SET message “hello world”
RPUSH alphabet “a” “b” “c”
HSET book name “Redis in Action”
HSET book name “Redis in Action”
HSET book name “Redis in Action”

![image](C:\Users\Administrator\Pictures\键空间.png)dict是一个键空间，alpahbet是一个列表键，book是一个哈希表键，message是一个字符串键。### 数据库的增删改查以list对象作为例子：- 添加：rpush key value- 删除：pop key- 查找：lindex key idx- 修改：lset key value- 长度：llen### 过期键的设置和删除

PEXPIREAT x n
PERSIST x n
“`

过期键有三种删除策略：
- 定时删除:设置定时器，这样很明显会占cpu资源，但是对内存友好。
- 惰性删除：下次拿出开始，检查到键过期则删除，这样显然对内存不友好对cpu友好。
- 定期删除：一种介于两者之间的策略。
-

AOF，RDB和复制功能对过期键的处理

RDB保存数据
- 生成RDB文件:通过SAVA命令或者BGSAVE可以创建一个RDB文件。过期的键不会保存到RDB文件中。
- 载入RDB文件:如果服务器是主服务器那么未过期的键会被载入到数据库中，而过期的就会被忽略。从服务器则无论时候过期都会载入，然后主服务器进行数据同步时会清空从服务器中的数据。

AOF文件写入
- aof文件主要是记录数据写入修改删除操作
- 当过期键被删除的时候，程序就会向aop文件
追加一条DEL命令来显示记录该键已经被删除。

复制
- 主服务器，在删除一个过期的键之后，会显式地向所有的从服务器发送一个DEL来通知从服务器删除这个过期键。
- 从服务器只有收到主服务器发来的DEL命令之后，才会删除过期键，否则像处理未过期的键一样处理。

2.RDB持久化

概述:Redis可以将数据库状态保存为RDB文件放在磁盘，服务器停机的情况下可以用RDB来还原数据库状态。

RDB的创建和载入

创建有两种方式SAVE和BGSAVE，区别是SAVE阻塞，二BGSAVE非阻塞，这一点从伪代码可以看出来。

载入的时机是服务器启动时自动执行的，但是前提是要关闭AOF的持久化功能。

RDB的文件结构

REDIS部分长度为5字节，保存着REDIS这五个字符。
db_version记录着RDB的版本号。
databases部分包含着多个数据库。
EOF常量的长度是1字节，标志着RDF文件内容结束。
check_sum是检验和。

RDB的文件的databases部分的结构

SELECTDB的长度是1字节，标志位。
db_number保存着一个数据库号码。
key_value_pairs保存了数据库中所有键值对数据。

databases部分的key_value_pairs部分

然后每种类型的value又有不同的数据结构：

3.AOF的持久化

AOF持久化与RDB持久化通过保存数据库中的键值对来记录数据库状态不同，AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

AOF的持久化分为三个步骤：

命令追加：将命令追加到aof_buf缓冲区中
写入文件：将其写入aof文件
文件同步：对aof文件进行同步

文件的写入和同步可以由以下伪代码表示：

如图flushApendOnlyFile函数由appnedfsync这个值来决定同步的时机。

always代表将缓存区的所有内容写入同步。
everysec表示超过一秒钟就对aof进行同步。
no表示只写入而不同步。

AOF的重写

aof的重写是为了解决写命令冗余导致aof文件膨胀的问题，redis的解决方法对aof文件进行重写。
重写的方法并不是对比前后两个版本的aof文件，而是直接对比两个版本的数据库，直接根据数据的不同重写aof文件。

这样就产生了一个新的问题，重写程序aof_rewrite函数可以创建一个新的AOF文件，但是这个函数进行大量的写入操作，而且因为redis是单线程，所以会长时间阻塞！

为了解决这个问题，Redis把重写操作放到了子进程中，让父进程继续去处理命令请求。但是又有一个新的问题，在子进程进行AOF重写阶段，服务器还要继续处理命令请求，而新的命令可能对数据库进行修改导致重写后的AOF文件的状态不一致。

为了解决这个问题，Redis设置了一个AOF重写缓存区，这个缓存区在服务器创建子进程的时候使用，所以在子进程重写阶段，服务器只是多了一个步骤，将写命令同时追加到AOF重写缓存区中，当子进程对AOF重写完成后，将重写缓存区写入到新的AOF文件中。

4.事件

文件事件

Reids的文件事件处理器是基于Reactor模式的，由四个部分组成

三个步骤：
- 连接应答处理器

 当Redis服务器进行初始化的时候，程序会将这个连接应答处理器和服务器监听套接字的AE_READABLE事件关联；当客户端连接服务器监听套接字的时候，套接字就会产生AE_READABLE事件，引发连接应答处理器执行相应操作。![image](连接)

命令请求处理器

连接成功后，服务器会将客户端套接字的AE_READABBLE事件和命令请求处理器关联起来，当客户端向服务器发送命令请求的时候，套接字就会产生AE_READABLE事件，引发命令请求处理器执行。
命令回复处理器

当服务器有命令回复客户端时，服务端将客户端套接字的AE_WRIABLE关联起来，当客户端准备好接收服务器传回的命令回复的时候，就会产生AE_WRITABLE事件，引发命令回复处理器执行。

如果大家不能理解，建议去看一下Linux的网络通信模型。

时间事件

时间事件分两种：定时事件和周期性事件。

实现：服务器将所有的时间事件放在一个无序链表中，每当时间事件执行器运行时，它就遍历整个链表，查找所有已到达的时间事件，并调用相应的事件执行器。