Redis學習筆記（七） 資料庫

Redis 伺服器將所有的資料庫都保存在伺服器狀態redisServer結構的db數組中，db數組的每個項都是一個redisDB：

struct redisServer{
  //一個數組保存著伺服器中的所有資料庫
  redisDb *db;
  //資料庫的個數
  int dbnum;
}

dbnum：伺服器初始化時，程式根據dbnum 來決定應創建多少少資料庫，由伺服器配置的database選項決定，預設16.

在伺服器內部，客戶端狀態redisClient結構的db屬性記錄了客戶端當前目標資料庫，這個屬性指向redisDb結構的指針：

typedef struct redisClient{
  //記錄客戶端當前正在使用的資料庫
  redisDb *db;
} redisClient;

redisClient指針指向redisServer 數組的其中一個元素，而被指向的元素就是客戶端的目標資料庫。

redisBd結構的dict地點保存了資料庫中的所有鍵值對，我們將這個字典稱為鍵空間。

鍵空間的鍵也就是資料庫的鍵，每個鍵都是一個字元串對象。

鍵空間的值也是資料庫的值，每個值可以是字元串對象、列表對象、哈希表對象、集合對象和有序集合對象中的任意一種Redis對象。

Redis命令對資料庫進行讀寫時，伺服器不僅對鍵執行指定的讀寫操作，還會執行一些額外的維護工作：

1、讀取一個鍵後，伺服器會根據鍵是否存在來更新伺服器鍵空間命中次數或鍵空間不命中次數。

2、讀取一個鍵之後，伺服器會更新鍵的LRU（最後一次使用時間），這個值用於計算鍵的空閑時間。

3、如果伺服器在讀取一個鍵時發現該鍵已經過期，那麼伺服器會先刪除這個過期鍵，然後再執行餘下的操作。

4、如果客戶端使用Watch命令監視某個鍵，那麼伺服器再對被監視的鍵進行修改後，會將這個鍵標記為臟，從而讓事務程式註意到這個鍵已經被修改過。

5、伺服器每次修改一個鍵之後，都會對臟鍵計數器的值加一，這個計數器會觸發伺服器的持久化以及賦值操作。

6、如果伺服器開啟了資料庫通知功能，那麼在對鍵進行修改後，伺服器將按配置發送相應的資料庫通知。

設置過期時間：

命令 EXPIRE key ttl 設置鍵生存時間為ttl秒

命令 PEXPIRE  key ttl 設置鍵生存時間為ttl毫秒

命令EXPIREAT key timestamp 命令 設置鍵key過期時間為timestamp秒數時間戳

命令 PEXPIREAT key timestamp 設置鍵key過期時間為timestamp所指定的毫秒時間戳

1、EXPIRE命令可以轉換為 PEXPIRE命令

def EXPIRE(key,ttl_in_sec);
ttl_in_ms = sec_to_ms(ttl_in_sec)
PEXPIRE(key,ttl_in_ms)

2、PEXPIRE命令轉換為PEXPIREAT命令

def PEXPIRE(key,ttl_in_ms)
now_ms = get_current_unix_timestamp_in_ms();
PEXPIREAT(key,now_ms+ttl_in_ms)

3、EXPIREAT命令轉換為PEXPIREAT命令

def EXPIREAT(key,expire_time_in_asc)
expire_time_in_ms = sec_to_ms(expire_time_in_sec)
PEXPIREAT(key,expire_time_in_ms)

redisDB 結構的expires字典保存了資料庫所在鍵的過期時間（過期字典），

1、過期字典的鍵是一個指針指向鍵空間的某個鍵對象。

2、過期字典的值是一個long類型的整數（毫秒精度的UNIX時間戳）。

過期刪除策略

1、定時刪除，在設置過期時間的同時，創建定時器，到期立即刪除（記憶體友好，CPU不友好）。

2、惰性刪除，下一次查詢時，查詢是否過期，過期刪除，（記憶體不友好，CPU友好）。

3、定期刪除，每隔一段時間執行一次。

Redis的刪除策略使用了 惰性刪除和定期刪除兩種。

在執行SAVE或者BGSAVE命令生成RDB文件時，程式會對資料庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被保存到新創建的RDB文件中，因此資料庫包含過期鍵不會對新生成的RDB文件造成影響。

在載入RDB文件時，如果伺服器以主伺服器模式運行，載入RDB文件時會對鍵進行檢查，未過期的鍵載入到資料庫中，過期鍵忽略。從伺服器模式運行時，文件中保存的所有鍵被載入，主從同步時，從伺服器過期鍵被清空。

AOF文件寫入時，如果過期鍵未清理，AOF文件不會因為過期鍵而產生影響，過期鍵被刪除後，程式會向AOF文件追加DEL命令，來顯示的記錄該鍵已被刪除。

AOF重寫時，程式會對資料庫中的鍵檢查，已過期的鍵不會被保存到重寫後的AOF文件中。

伺服器在複製模式下，伺服器的過期鍵由主伺服器控制：主伺服器在刪除過期鍵後會向從伺服器發送一條DEL命令，從服務在未收到命令前，客戶端的讀命令會像對未過期鍵處理方式一樣，直到接到DEL命令，從過期鍵才會刪除。

每天學一點，總會有收穫。

說明：尊重作者知識產權，文中內容參考《Redis設計與實現》，僅在此做學習與大家分享。