数据库

• redisServer的db数组，每一个db数组都是一个redisDb结构，代表一个数据库
• 默认16个数据库
• 切换数据库命令 select 2
• redisDb 成为键空间

redisDb

本质就是两个字典，一个保存kv，一个保存k-过期时间

读写键空间的维护操作

• 读取一个键后，会更新键空间明智次数或者不命中次数，可以在INFO stats命令的keyspace_hits、keyspace_misses 属性查看
• 更新键的lru
• 如果发现这个键已过期，会先删除这个过期键，
• 如果有使用watch监视该键，会将该键标记为脏，
• 每次修改一个键后，都会对脏键计数器加1，会触发持久化或者复制操作。

设置过期时间

• 本质都是pexpireat命令来实现，pexpireat key time（在该时间过期）
• 保存在db 的expires字典里，key 是键的指针，value long 过期的时间
• pttl key 返回 key 毫秒级的剩余生存时间
• 过期的判断：
  • 是否存在于expires字典
  • 当前时间戳是否大于键的过期时间

过期策略：

• 定时删除：设置键过期时间时，创建一个定时器，到点删除，对内存优好，对cpu非常不友好
• 惰性删除：获取键时，判断是否过期，可能会导致很多键过期了不删除，对内存不友好，对cpu非常有好
• 定期删除：每隔一段时间，选取一定的键，判断是否过期，过期就删除
• 一般使用惰性删除+定期删除

定期删除的过程：

• 一定量的数据库中抽取一定数量的随机减进行检查，删除过期键
• 全局变量current_db 记录当前检查的进度，如果是10，那下次从11号数据库开始
• 全检查完后，current_db 重置为0

aof、rdb对过期键的处理

首先，aof、rdb 都不会因为过期键而造成错误的影响

rdb：

• 执行save或者bgsave时，会检查，如果已经过期的键，不会写在rdb文件中。
• 载入rdb时，也会对键进行判断，如果过去也不会载入数据库中
• 如果是从服务器，过期的键也会载入，保证和主服务器的数据一致，当主服务器删除过期键时，会主动发一条del命令，删除从服务器的键。

aof

• 当过期键被惰性删除或者定期删除后，会在aof文件里追加del命令，删除该键
• aof重写时，也会进行检查过期键，过期的键不会写入，因为重写aof的原理，后面会说

复制的时候

• 主服务器发现一个键过期后，会显式的向所有从服务器发送一条del命令
• 从服务器发现后，也不删，等主服务器，保证一致性。

rdb 持久化

• 两个命令 save，bgsave
• save 是主进程进行持久化，会阻塞服务的处理
• bgsave 是fork一个子进程进行持久化，不会阻塞服务的处理
• 因为aof更新频率更高，如果服务器开启了aof，会优先使用aof文件来恢复数据库状态。
• 执行bgsave时：
  • save命令会被拒绝
  • 再次的bgsave命令也会被拒绝
  • bgrewriteaof 命令会被延迟到bgsave 执行完后执行。因为这俩命令都是子进程执行，如果同时fork俩子进程进行大量的io操作，会严重影响主进程性能。

bgsave 执行的条件

• 允许配置一定的条件选项，让服务每隔一段时间自动执行bgsave；比如

     默认配置
   save 900 1 服务在900s内，对数据库至少进行了一次修改
   save 300 10  服务在300s内，对数据库至少进行了10次修改
   save 60 10000  服务在60s内，对数据库至少进行了20000次修改

• 使用 saveparams 结构保存，一个秒数，一个修改数，在redisServer里，
• redisServer里还有一个dirty计数器，用来纪律上次执行完save或者bgsave后，对数据库进行了多少次修改
• redisServer里还有 一个lastsave属性，距离上一次save或者bgsave 的时间

rdb 文件格式

• 开始表示：REDIS，5字节，读到了这个，表示这是一个rdb文件
• db_version：4字节，记录了rdb文件的版本号，比如说0006代表rdb文件第六版
• databases ：包含0 或任意多个数据库的数据
• EOF 常量：1字节，代表rdb文件结束
• check_num：8字节无符号整数，对上面4个部分内容计算得到的一个值，用来校验rdb文件是否损坏。

aof持久化

分为以下三步：

• 命令追加：服务器执行一个写命令后，会将命令追加到redisServer的aof_bug缓冲区末尾
• 文件写入
• 文件同步

文件的写入和同步

redis服务器就是事件循环loop，在每一次循环中sercerCron中，会根据配置来判断是否将aof_buf缓冲区的内容写入aof中，

• always：总是写入aof文件，并且同步
• everysec：写入aof文件，距离上次同步超过1s，就同步。默认配置
• no：写入aof文件，是否同步根据操作系统来决定

aof文件的载入

• 启动一个不带网络连接的伪客户端，
• 读取aof文件，伪客户端执行命令，循环直到完成。

aof文件重写原理

• 其实aof文件重写不需要读取aof文件

• 遍历数据库中的键：

  • 过期的就不写了
  • 用一条写命令重写，比如sadd animals k1 k2 k3
  • 如果这个列表或者字典什么的太大，会用多条写命令代替，避免造成客户端输入缓冲区溢出
  • 默认是64个元素

• 后台执行，避免重写时不一致，使用aof重写缓冲区

aof重写过程：

• 1.创建一个子进程，重写aof文件，并将此时的写操作记录到aof重写缓冲区中，
• 2.子进程完成重写后，会向父进程发送一个信号，此时服务阻塞，将aof重写缓冲区的内存写入的aof文件中，原子性的替换文件，完成重写。

redis 线程模型

• 基于事件驱动的reactor模型，应该也是基于epoll的

多个线程（IO Thread）各自维护一个独立的事件循环。整体模型是由 Main 线程负责接收新连接，并分发给 IO Thread 去独立处理读写事件、解析请求命令，但是具体命令的执行还是使用main 线程来执行，最后使用IO 线程回写响应给客户端。

IO线程轮训socket列表读事件，然后解析为redis命令，并把解析好的命令放到全局待执行队列，然后主线程从全局待执行队列读取命令然后具体执行命令，最后把响应结果分配到不同IO线程，由IO线程来具体执行把响应结果写回客户端。