数据结构

typedef struct redisDb {
    // 保存 k,v 数据
    dict *dict;                 /* The keyspace for this DB */
    // 保存 k, exprie 时间
    dict *expires;              /* Timeout of keys with a timeout set */
    // 阻塞的 key 
    dict *blocking_keys;        /* Keys with clients waiting for data (BLPOP)*/
    // 
    dict *ready_keys;           /* Blocked keys that received a PUSH */
    // 监控的 key
    dict *watched_keys;         /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
    int id;                     /* Database ID */
    long long avg_ttl;          /* Average TTL, just for stats */
    unsigned long expires_cursor; /* Cursor of the active expire cycle. */
    list *defrag_later;         /* List of key names to attempt to defrag one by one, gradually. */
} redisDb;

而 redisServer 中都包含了 redisDb 数据结构。表示当前使用的是那个 db。

struct redisServer {
    /* General */
    pid_t pid;                  /* Main process pid. */
    pthread_t main_thread_id;         /* Main thread id */
    char *configfile;           /* Absolute config file path, or NULL */
    char *executable;           /* Absolute executable file path. */
    char **exec_argv;           /* Executable argv vector (copy). */
    int dynamic_hz;             /* Change hz value depending on # of clients. */
    // ...
};

数据库切换

数据库切换是使用 select 命令来执行，实际上第 n 个 db 指向客户端的 db 对象 c -> db = &server.db[id]

int selectDb(client *c, int id) {
    if (id < 0 || id >= server.dbnum)
        return C_ERR;
    c->db = &server.db[id];
    return C_OK;
}

键空间

由前文可以知道 redis 可以有多个数据库，而不同数据库之间是不相互影响的，如何做到的呢？键空间可以理解成 C++ 里面的命名空间，用来隔离，数据存在 redisDb 中的dict 对象，因此对于键的操作，基本都是基于键空间来操作的。

本质其实就是每个 redisDb 中的 dict 对象。很好理解，因为选择了不同的 db，肯定下面的键也不一样。

void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val) {
    sds copy = sdsdup(key->ptr);
    int retval = dictAdd(db->dict, copy, val);

    serverAssertWithInfo(NULL,key,retval == DICT_OK);
    signalKeyAsReady(db, key, val->type);
    if (server.cluster_enabled) slotToKeyAdd(key->ptr);
}

过期键

在 redis 中过期键保存在 redisD中的 expres 变量里中， expires 是 dict 指针类型
存储方式
- key 保存的是数据库的键对象
- value 保存的是数据对象的过期时间，长整型 Unix 时间。

void setExpire(client *c, redisDb *db, robj *key, long long when) {
    dictEntry *kde, *de;

    /* Reuse the sds from the main dict in the expire dict */
    kde = dictFind(db->dict,key->ptr);
    serverAssertWithInfo(NULL,key,kde != NULL);
    dictSetSignedIntegerVal(de,when);
    de = dictAddOrFind(db->expires,dictGetKey(kde));

    int writable_slave = server.masterhost && server.repl_slave_ro == 0;
    if (c && writable_slave && !(c->flags & CLIENT_MASTER))
        rememberSlaveKeyWithExpire(db,key);
}

设置时间

相对方式：expire

绝对方式：expireat

如 expire 命令：

setExpire(c, c->db, key, when)

---> kde = dictFind(db->dict,key->ptr);

---> de = dictAddOrFind(db->expires,dictGetKey(kde));

删除过期时间

persist

查看过期时间：ttl

lookupKeyReadWithFlags --> getExpire --> ttl = expire-mstime();

键过期策略
- 定期删除，每间隔一段时间，程序对数据进行一次勘查，删除里面的过期键。对内存友好，尽可能的删掉一些过期的键，但是对 CPU 不友好，而且需要设置好定期时间以及每次删除数量
- 定时删除，在设计过期键的时候，建立定时器，让定时器在键过期时间达到时，立即删除对键的操作，可以看作一种时删除的一种，但是该方案坑你创建较多的定时器，而且 redis 定时器采用的是链表，查找某个 key 时间负载度为 O（n）
- 惰性删除：每次在获取键的时候，来处理过期键，确定是对内存不友好
- 触发清理策略：当设置了 maxmemory , 且超过过期时间。
redis 中采用的是定期删除和惰性删除两种
定期删除分为两种模式，分别在不同的场景下使用。因此结束判断不一样。

在定时任务 serverCorn 中的 databaseCron 中，为 ACTIVE_EXPIRE_CYCLF_SLOW，这就意味着我们可以花费更多的时间来处理。而在十佳循环之前的 beforeSleep 函数中则为 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST，因为不能影响处理时间，还做一个优化

    if (type == ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST) {
        /* Don't start a fast cycle if the previous cycle did not exit
         * for time limit, unless the percentage of estimated stale keys is
         * too high. Also never repeat a fast cycle for the same period
         * as the fast cycle total duration itself. */
        if (!timelimit_exit &&
            server.stat_expired_stale_perc < config_cycle_acceptable_stale)
            return;

        if (start < last_fast_cycle + (long long)config_cycle_fast_duration*2)
            return;

        last_fast_cycle = start;
    }

REDIS_EXPIRELOOKUPS_TIME_PERC 是单位时间内分配给 activeExpireCycle 函数执行的 CPU 比例，默认为。25
每次循环最多 16 个库。
每个库要求找到过期键达到 5 个就行（注意的是，因为那个库随机选取一个key 的，所以数量不能太少，太少随机效果不好）。
每个库里面，每次随机选取 20 个 key 。检查是否过期键，过期就记数一次。每间隔 16 次检查一下时间是否超过限制，如果超过需要推出玄幻。不在继续查找。

对于过期键 RDB/AOF/主从的影响，后期讲述。

通知和事件

数据库通知主要是利用 redis 中支持发布订阅模式，让客户端通过订阅给顶的频道或者模式（保存在 client 和 server 的 pubsub_channels 和 pubsub_patterns, 但保存的内容不一样）来获取数据库中的键的变化。主要是分为键空间通知和事件通知两类，要开启该功能需要在配置文件中设置参数/动态设置 notify-keyspace-events

键空间通知

keyspace@ 某个键执行了什么命令

事件通知

keyevent@ 某个事件被哪些命令执行

启用事件通知有两种方式：

配置文设置：格式: notify-keyspace-events Elg. 如果要配置 K 和 E 必须要开启一个。
命令设置

config set notify-keyspace-events Elg

3、查看发布订阅的 key

PSUBSCRICE __keyevent@*__:expired

4、也可以使用 tcpdump 抓包来查看

Redis 源码分析客户端数据结构（serverDb）

数据结构

数据库切换

键空间

过期键

通知和事件

键空间通知

事件通知