1、關(guān)于Redis

眾所周知Redis是流行的、開源的，使用C語言開發(fā)的高性能，基于內(nèi)存的key/value數(shù)據(jù)庫(kù)。它具有高效、精心設(shè)計(jì)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持多種數(shù)據(jù)類型(string、list、set、zset、hash、bitmap、geo、hyperloglog等)，讓其能夠擁有100K+/s的讀寫性能。正是由于這些優(yōu)勢(shì)讓它在眾多數(shù)據(jù)庫(kù)中脫穎而出，支撐著眾多互聯(lián)網(wǎng)公司的海量業(yè)務(wù)。

那么你有沒有想過，它的底層是如何運(yùn)作的？本文從RedisServer的底層結(jié)構(gòu)入手，并通過追溯Set指令操作過程與key的過期時(shí)間窺探一下運(yùn)行原理。

2、redisServer、redisDB與數(shù)據(jù)字典dict

Redis服務(wù)是常見的c/s架構(gòu)設(shè)計(jì)，即：Redis client客戶端通過與Redis Server服務(wù)端建立連接后對(duì)存儲(chǔ)在Redis Server端的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。Redis Server作為一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上，其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的工作線程為單線程，減少了鎖開銷以及上下文的切換。

在Redis Server進(jìn)程內(nèi)部有一個(gè)全局變量redisServer，存儲(chǔ)著當(dāng)前Redis Server的所有數(shù)據(jù)庫(kù)、key/value數(shù)據(jù)以及其他眾多信息，在Redis Server完全啟動(dòng)并對(duì)外服務(wù)之前對(duì)其進(jìn)行初始化、賦予默認(rèn)值等操作，它是運(yùn)行時(shí)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)入口。

從上圖可知，Redis Server默認(rèn)共擁有(0-15,自定義最大為0-255)16個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)(redisDB)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包含有若干數(shù)據(jù)字典(dict)，每個(gè)數(shù)據(jù)字典存儲(chǔ)不同意義的數(shù)據(jù)。例如：redisDb.dict 是存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有key/value的keyspace，redisDb.expires 是存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有設(shè)置了過期時(shí)間的keyspace。

查詢數(shù)據(jù)時(shí)從數(shù)據(jù)字典 redisDb.dict 中獲取，判斷/獲取key的過期時(shí)間等操作時(shí)從數(shù)據(jù)字典 redisDb.expires 中獲取。每個(gè)數(shù)據(jù)字典存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，考慮擴(kuò)容等因素會(huì)有用2個(gè) ht_table，在未擴(kuò)容時(shí)數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在 ht_table[0]，否則可能在 ht_table[0]與ht_table[1] 都存有數(shù)據(jù)，ht_table 使用 bucket+鏈表(不同key在經(jīng)過hash計(jì)算之后發(fā)生碰撞，會(huì)存儲(chǔ)在同一個(gè)bucket的鏈表中)的形式存儲(chǔ)具體的key/value。

3、redis client如何與數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系

每當(dāng)redis client客戶端與Redis Server服務(wù)端建立連接之后，Redis Server為該客戶端創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體 client 用于存儲(chǔ)客戶端相關(guān)信息，其中就包含客戶端所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)(默認(rèn)為0，可以通過select指令選擇其他數(shù)據(jù)庫(kù))。然后Redis Server服務(wù)端通過雙向鏈表把這些client連接起來，存儲(chǔ)到全局變量redisServer的clients字段中。就這樣redis client客戶端與Redis數(shù)據(jù)庫(kù)建立了聯(lián)系，后續(xù)就能直接找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀、寫等操作。

每當(dāng)redis client客戶端發(fā)送命令到服務(wù)端之后，Redis Server通過 client.db 找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行相關(guān)操作。

4、Set指令執(zhí)行過程

5、小結(jié)

本文通過講解 redisServer、redisDB與數(shù)據(jù)字典dict之間的聯(lián)系，同時(shí)通過分析Set指令(v7.0 版本目前有240個(gè)命令)的執(zhí)行過程，可以對(duì)其底層原理有更深的認(rèn)知。

曾經(jīng)有一位技術(shù)大咖說過：若想學(xué)習(xí)一個(gè)好的開源項(xiàng)目，那么首推Redis，無論從代碼功能、變量聲明，甚至從注釋來看都無可挑剔。