一、redis数据库
1、键空间
redisDb结构中的字典dict，保存着数据库中所有的键值对，称之为键空间。键空间的键即为数据库的键，键空间的值即为数据库的值，对redis数据库的添加、删除、更新、查找等操作，实际上是对键空间这个字典的增删改查操作。
2、过期字典
redisDb结构中的字典expires，保存了数据库中所有键的过期时间，称之为过期字典。过期字典的键是指向键空间中的某个键对象，过期字典的值是一个long long类型的整数，保存了键所指向的数据库键的过期时间，其是一个精确到毫秒的UNIX时间戳。
所有为redis键设置过期时间、生存时间的操作，最终都会转化为PEXPIREAT命令，其可以为一个键设置毫秒级的过期时间。
3、过期键删除策略
a、定时删除
在设置键的过期时间的同时设置一个定时器，当过期时间到来时进行删除。
虽然对内存最友好，但是对CPU时间压力很大，需要创建大量的定时器，会影响到服务器的响应时间和吞吐量。
b、惰性删除
过期键放任不管，当每次从键空间读取键值时，都检查是否过期，如果过期则删除掉。
不需要额外花费CPU时间，但是对内存会造成很大的浪费，如果一个键一直不被访问，则其一定不会被删除。
c、定期删除
每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除掉过期的键。
可以避免上述问题，但是需要控制删除操作执行的时长和频率来降低对CPU和内存的影响。
d、redis服务器的过期删除策略
采用了定期删除和惰性删除两个配合使用的策略。
e、主从服务器
当主服务器删除一个过期键后，他会向所有的从服务器发送一条DEL命令，显式地删除过期键；
当从服务器发现过期键后，不会进行删除，而是等待主服务器发来的DEL命令，这种统一、中心化的过期键删除策略可以保证主从服务器的数据一致性。
二、RDB持久化
RDB持久化可以在一定的触发条件下，将redis在内存中的数据库状态，即所有的键值对数据，保存在磁盘里面，避免数据的丢失。
1、RDB文件载入
只要redis服务器启动时检测到有RDB文件的存在，就会自动载入RDB文件；
但是如果开启了AOF持久化功能，由于AOF同步时效性更好，服务器会优先使用AOF文件来还原数据库的状态；
2、SAVE和BGSAVE
SAVE命令是由服务器进程直接执行保存操作，会阻塞整个服务器；
BGSAVE命令由子线程执行保存操作，不会阻塞服务器，但是在执行BGSAVE期间，所有的SAVE命令、BGSAVE命令都会被拒绝，BGREWRITEAOF命令会被延迟执行；
3、自动间隔保存
通过redis服务器的save选项，可以设置多个RDB的保存条件，只要有其中一个（比如300秒内发生了10次变更操作）被满足，即会触发BGSAVE命令；
dirty计数器记录了距离上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令之后，服务器对数据库状态进行了多少次修改（包括写入、删除、更新等）；
lastsave属性是一个UNIX时间戳，记录了服务器上一次成功执行SAVE或者BGSAVE命令的时间；
redis服务器周期性操作函数serverCorn默认每隔100ms就会执行一次，该函数会检查服务器是否满足了在save选项中设置的保存条件，如果满足的话即会触发BGSAVE命令。
4、RDB文件结构
一个RDB文件由REDIS、db_version、database、EOF、check_sum，五个部分顺序排列组成；
REDIS部分是写死的这五个字符，目的是快速检查所载入的文件是否为RDB文件；
db_version长度为4个字节，值是一个字符串表示的整数，表示RDB文件的版本号；
database可以分为多个database，比如数据库0即为database0，每个数据库都可以保存为保存为SELECTDB、db_number、key_value_pairs三个部分；
其中SELECTDB常量长度为1字节，标示是这个database的开始，db_number则代表数据库号码，而key_value_pairs保存了数据库中所有键值对的数据；
EOF常量的长度为1字节，标示RDB文件正文内容的结束，当程序读入遇到这个值的时候，它能知道所有的键值对已经导入了；
check_sum是一个8字节长的无符号整数，保存着一个校验和，是通过对其他四个部分的内容进行计算得出的，以此来检验文件是否有出错和损坏。
三、AOF持久化
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的状态，文件中的所有命令都以redis命令请求协议的格式保存。
1、AOF的实现
可以分为追加（append）、文件写入、文件同步（sync）三个步骤
当AOF功能开启后，服务器会在执行完一个命令后，以协议的格式将执行的命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区末尾；
redis服务器周期性操作函数serverCorn在每次执行时，都会调用flushAppendOnlyFile函数，其考虑的是是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和保存到AOF文件中，具体行为由appendfsync选项决定；
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2、AOF文件的载入与数据还原
由于AOF文件包括了重建数据库状态的所有命令，所以只要服务器将其读入并且重新执行，即可还原服务器关闭之前的状态，具体步骤如下：
a、创建一个不带网络链接的伪客户端；（由于redis的命令只能在客户端的上下文中执行，于是使用了伪客户端的形式来恢复数据库状态）
b、从AOF文件中分析并读出一条写命令；
c、使用伪客户端执行被读出的写命令；
d、一直执行步骤b和c，直到AOF中的写命令都被处理完毕。
3、AOF重写
如果不对文件加以控制，那么AOF文件中的内容会越来越多，体积过大可能对redis服务器造成影响，且使用文件来进行数据库还原的所需的时间就会越多。
为了解决AOF文件膨胀的问题，redis实现了AOF重写功能，服务器创建一个新的AOF文件来替换现有的AOF文件，新的文件不会包含任何浪费空间的冗余命令，其体积通常会小的多；
这个功能，是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的，首先从数据库中读取键现在的值，然后用一条命令去记录键值对，替代之前记录这个键值对的命令，比如set a a，set a b，最终只会保存set a b命令。
AOF也是通过后台调用aof_rewrite函数来进行重写，但是在重写过程中，服务器还是可以处理新的命令请求，这个请求会带来保存数据的不一致。
所以redis除了维护一个AOF缓冲区外，还维护了一个AOF重写缓冲区，当客户端命令到来的时候，其会将执行后的写命令追加到AOF缓冲区和AOF重写缓冲区中。
当对AOF缓冲区进行重写时，新的命令仍然可以追加到AOF重写缓冲区中，重写完成后，会将AOF重写缓冲区中的内容写入到新的AOF文件中，然后对新的AOF文件进行改名，原子地覆盖现有的AOF文件，完成新旧AOF文件的交替。
四、事件
redis服务器是一个事件驱动程序，服务器需要处理的事件可以分为文件事件和时间事件。
1、文件事件
是基于Reactor模式实现的网络通信程序，这里记录一下自己对Reactor模式的理解：
A、单线程IO模型，是最简单的形式，即一个while循环扫描是否有需要处理的IO事件，有的话进行阻塞式处理，其无法并发，处理效率低，且一个请求没处理完之前，剩余的只能被阻塞；
B、多线程IO模型，即每来一次连接，都新建一个线程处理，这种方式的缺点是资源消耗过多，并且线程的反复创建和销毁也需要开销，如果连接数过高，系统将会无法承载；
C、单线程Reactor模型，相当于维持一个事件的列表，每有一个新的连接过来，都会在这个列表上进行注册。其有一个reactor线程，不停的通过while循环扫描连接列表，当有IO事件发生时，其会调用对应的handler来处理。这样可以避免资源消耗过多，只有发生IO事件时才进行处理，而不是整个连接过程都在处理；
D、多线程Reactor模型，即将执行handler的操作维护在一个线程池中，这样即可通过非阻塞的方式来处理IO事件。
文件事件可以分为AE_READABLE（读）和AE_WRITABLE（写）两类事件。
2、时间事件
时间事件分为定时事件和周期性事件，其中定时事件只在指定的时间到达一次，周期性事件每隔一段时间到达一次
服务器在一般情况下只执行serverCorn函数这一个时间事件，其为周期性事件；
文件事件和时间事件是合作关系，服务器会轮流执行这两种事件，并且处理事件的过程也不会进行抢占；
由于在一个时间周期内，是先执行文件事件，再执行时间事件，所以很多情况下时间事件会比预期的时间要更晚一些。
五、客户端
1、客户端属性
客户端状态结构使用clients链表连接多个客户端状态，新添加的客户端状态会被放在链表的末尾；
客户端的flag属性使用不同的标示来表示客户端的角色，以及客户端当前所处的状态。
2、客户端状态
输入缓存区记录了客户端发送的命令请求，这个缓冲区大小不可以超过1GB；
缓冲区可以分为固定大小缓存区和可变大小缓冲区两种，其中固定大小为16KB，一般存储一些短回复（"OK"等）；可变大小缓冲区的最大大小不可以超过服务器设置的硬性标准；
如果输出缓冲区的大小超过了服务器设置的硬性限制，客户端会被立即关闭，此外，如果客户端在一定时间内，超过了服务器设置的软性标准，也会被关闭；
3、伪客户端
服务器会在以下两种情况下创建自己的伪客户端连接：
A、处理Lua脚本的伪客户端在服务器初始化时就会被创建，会一直存在直到服务器关闭；
B、载入AOF文件时使用的伪客户端会在载入工作开始时动态创建，载入工作完成后关闭。
六、服务端
1、命令请求过程
一个命令请求从发送到完成主要包括以下步骤：
a、客户端将命令请求发送给服务器；
b、服务器读取命令请求，并解析出命令参数；
c、命令执行器根据参数查找命令的实现函数，然后执行对应的函数并给出命令回复；
d、服务器将命令返回给客户端。
2、severCorn函数
默认每100ms执行一次，执行工作主要包括更新服务器状态信息，处理服务器接收的SIGTERM信号，管理客户端资源和数据库状态，检查并执行持久化操作等。
3、服务器启动过程
a、初始化服务器状态；
b、载入服务器配置；
c、初始化服务器数据结构；
d、还原数据库状态；
e、执行事件循环。
