读书笔记-《Redis设计与实现》（二）单机数据库实现（上）

相比前面我们学习的数据结构与对象（读书笔记-《Redis设计与实现》（一）数据结构与对象（上）、读书笔记-《Redis设计与实现》（一）数据结构与对象（下）），这部分的内容可以说就是轻松 + 愉快了，只要能 Get 到这几个机制的要点就行。

01

数据库

Redis 将所有数据库都保存在 redisServer 结构中，客户端结构为 redisClient，它们的关键属性如下：

cpp 复制代码

struct redisServer {
    // 一个数组，保存着服务器中的所有数据库
    redisDb *db;
    
    // 服务器的数据库数量，默认是16
    int dbnum; 
    
    // 记录了保存条件的数组，它包括秒数和修改次数属性
    struct saveparam *saveparams;
    
    // 修改计数器
    long long dirty;
    
    // 上一次保存的时间
    time_t lastsave;
    
    // AOF 缓冲区
    sds aof_buf;
    
    // ...
}

typedef struct redisClient {
    // 客户端正在使用的数据库
    redisDb *db;
   
    // ...
} redisClient;

typedef struct redisDb {
    // 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对。
    // key 只能是字符串对象，value 则是五种类型中的一种
    dict *dict;
    
    // 过期字典，保存着键的过期时间。
    // key 指向上面 dict 的 key，value 为过期时间的毫秒时间戳
    dict *expires 
    
    // ...
}

这里需要重点看看 Redis 过期键的删除策略，一般来说，有三种思路：

定时删除：每设置一个带过期时间的键就创建一个定时器，定时器到点后执行删除。特点是 CPU 开销大，内存开销小。
惰性删除：不做处理，仅在对该键执行操作时进行判断，如果过期则删除。特点是 CPU 开销小，内存开销大，甚至可能导致内存泄露。
定期删除：每隔一段时间，对数据库进行检查并删除过期的键盘。特点是兼顾 CPU 和内存。

Redis 的过期键删除策略使用的是惰性删除 + 定期删除。

惰性删除由 db.c/expireIfNeeded 函数实现，所有对键的读写命令在执行前，都会先调用该函数。

定期删除由 redis.c/activeExpireCycle 函数实现，每当 Redis 的服务器周期性操作函数 serverCron 执行时，就会调用该函数。

02

RDB 持久化

RDB（Redis Database）持久化就是将内存中的数据存储到磁盘，生成一个 RDB 文件，可手动执行或服务器根据配置定期执行。

手动执行 的命令为 SAVE （阻塞服务器进程）和 BGSAVE（派生出一个子进程，此时 Redis 会尽量减少别的内存开销，例如之前提到的 rehash ）。

自动执行 则是根据时间和修改次数来判断的，例如在300秒内修改了10次数据库，就执行一次 BGSAVE。相关属性在上面 redisServer 的代码中可以看到，当然，这些数字也可以通过配置修改。

RDB 文件是一个经过压缩的二进制文件，其结构如下：

REDIS：也就是 REDIS 这五个字符。
db_version：记录版本号。
database：包含零个或任意多个数据库。每个数据库的结构为 SELECTDB、db_numbe、key_value_pairs，分别是数据库号码标识符、数据库号码和键值对数据。
EOF：结束标识符。
check_sum：文件校验码，由前面的内容计算得出，用于检查文件是否有出错或损坏的情况。

03

AOF 持久化

除了 RDB，Redis 还提供了一种持久化机制叫 AOF（Append Only File），它是通过保存服务器所执行的命令来实现持久化的，步骤为：

命令追加：AOF 持久化功能开启时，服务器在执行完一个写命令后，会将其追加到缓冲区末尾（见上面代码中 redisServer 的 aof_buf 属性）。
文件写入与同步：Redis 服务器进程本身可看作一个事件循环，每次循环结束前会调用 flushAppendOnlyFile 函数来判断是否将缓冲区的内容持久化。其由配置项 appendfsync 来决定，包括 always、everysec、no，分别代表每次循环均同步、1秒同步1次（默认）、交由操作系统同步。很明显，另外两个选项都过于极端，前者浪费性能，后者故障时丢失过多数据。

说到这不难想到，如果先新增一个键再删除掉，那么这两个命令明显是可以"消除"掉的。

Redis 提供了 AOF 重写机制，也就是读取数据库中键当前的值，用一条命令去替代针对这个键的其他命令。

不过由于 AOF 重写会有大量写入操作，因此其被放入了子进程。当重写工作完成后，子进程会向父进程发送信号，父进程收到后会调用处理函数，将 AOF 重写缓冲区的内容写入新的 AOF 文件并替换掉旧的 AOF 文件。

总的来说，AOF 和 RDB 各有特点。前者有做优化，默认情况下最多丢1秒的数据，适合大多数场景，后者可以保存某个时间点的数据库状态，适合备份的场景。

原文链接：读书笔记-《Redis设计与实现》（二）单机数据库实现（上）
原创不易，点个关注不迷路哟，谢谢~
文章推荐：