一、Redis

眾所周知，Redis = Remote Dictionary Server，即遠程字典服務(wù)。

是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支持網(wǎng)絡(luò)、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫，并提供多種語言的API。

二、當(dāng)你對 redis 說你中意的女孩是 Mia 時

1、set myLove Mia

redis 會將 key：myLove value：Mia

包裝成一個 dictEntry 對象、一個 redisObject 對象，如下圖所示：

?dictEntry：眾所周知，Redis是Key-Value數(shù)據(jù)庫，因此對每個鍵值對都會有一個dictEntry，里面存儲了指向Key和Value的指針；next指向下一個dictEntry，與本Key-Value無關(guān)。

?Key：圖中右上角可見，Key（"myLove"）并不是直接以字符串存儲，而是存儲在SDS結(jié)構(gòu)中。

?redisObject：Value("Mia")既不是直接以字符串存儲，也不是像Key一樣直接存儲在SDS中，而是存儲在redisObject中。實際上，不論Value是5種類型的哪一種，都是通過redisObject來存儲的；而redisObject中的type字段指明了Value對象的類型，ptr字段則指向?qū)ο笏诘牡刂?。不過可以看出，字符串對象雖然經(jīng)過了redisObject的包裝，但仍然需要通過SDS存儲。

1.1、對 myLove 進行對象封裝

1.1.1、dictEntry

redis內(nèi)部整體的存儲結(jié)構(gòu)是一個大的hashmap，內(nèi)部是數(shù)組實現(xiàn)的hash，key沖突通過掛鏈表去實現(xiàn)，每個dictEntry為一個key/value對象，value為定義的redisObject。

結(jié)構(gòu)圖如下：

dictEntry是存儲key->value的地方，再讓我們看一下dictEntry結(jié)構(gòu)體

/*
 * 字典
 */
typedef struct dictEntry {
    // 鍵
    void *key;
    // 值
    union {
        // 指向具體redisObject
        void *val;
        // 
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    } v;
    // 指向下個哈希表節(jié)點，形成鏈表
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

1.1.2、對象封裝 redisObject

我們接著再往下看redisObject究竟是什么結(jié)構(gòu)的

/*
 * Redis 對象
 */
typedef struct redisObject {
    // 類型 4bits
    unsigned type:4;
    // 編碼方式 4bits
    unsigned encoding:4;
    // LRU 時間（相對于 server.lruclock） 24bits
    unsigned lru:22;
    // 引用計數(shù) Redis里面的數(shù)據(jù)可以通過引用計數(shù)進行共享 32bits
    int refcount;
    // 指向?qū)ο蟮闹?64-bit
    void *ptr;
} robj;

*ptr指向具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址；type表示該對象的類型，即String,List,Hash,Set,Zset中的一個，但為了提高存儲效率與程序執(zhí)行效率，每種對象的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)都可能不止一種，encoding 表示對象底層所使用的編碼。

redis對象底層的八種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

REDIS_ENCODING_INT（long 類型的整數(shù)）
 REDIS_ENCODING_EMBSTR embstr （編碼的簡單動態(tài)字符串）
 REDIS_ENCODING_RAW （簡單動態(tài)字符串）
 REDIS_ENCODING_HT （字典）
 REDIS_ENCODING_LINKEDLIST （雙端鏈表）
 REDIS_ENCODING_ZIPLIST （壓縮列表）
 REDIS_ENCODING_INTSET （整數(shù)集合）
 REDIS_ENCODING_SKIPLIST （跳躍表和字典）

查看 redisObject 詳細(xì)信息 ：

# 查看 key對應(yīng)value的 redisObject 類型
type key
    type myLove
    
# 查看 key對應(yīng)value的redisObject 詳細(xì)信息
debug object key
     debug object myLove

value 為 string 、int 類型是 redisObject 中的 type、encoding 不同表現(xiàn)形式

Value 為 string 類型時：

Value 為 int類型時：

以上兩種不同 value 類型，type 相同，encoding 不同

1.2、對 myLove 進行持久化

1.2.1、rdb 文件寫入

1.2.2、aof 緩存寫入 文件保存

默認(rèn)情況下 沒有開啟 AOF ( append only file)

開啟 AOF 持久化后，每執(zhí)行一條會更改 redis 數(shù)據(jù)的命令，redis就會將寫入、修改、刪除命令寫入到硬盤中的 AOF 文件（當(dāng)然并不是立即寫入文件，而是立即寫入aof緩存中，再根據(jù)aof配置的數(shù)據(jù)持久化條件進行寫入），這一過程顯然會降低 redis 的性能，但大部分情況下這個影響是能夠接受的，

另外使用快的硬盤可以提高 AOF 的性能。

配置 redis.conf

# 可以通過修改redis.conf配置文件中的appendonly參數(shù)開啟 
    appendonly yes
# AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通過dir參數(shù)設(shè)置的。 dir ./
# 默認(rèn)的文件名是appendonly.aof，可以通過appendfilename參數(shù)修改 appendfilename appendonly.aof

AOF文件中存儲的是redis的命令原理

Redis 將所有對數(shù)據(jù)庫進行過寫入的命令(及其參數(shù))記錄到 AOF 文件， 以此達到記錄數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的 目的， 為了方便起見， 我們稱呼這種記錄過程為同步。

• 同步命令到 AOF 文件的整個過程可以分為三個階段:

命令傳播:Redis 將執(zhí)行完的命令、命令的參數(shù)、命令的參數(shù)個數(shù)等信息發(fā)送到 AOF 程序中。 緩存追 加:AOF 程序根據(jù)接收到的命令數(shù)據(jù)，將命令轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 RESP 的格式，然后將協(xié)議內(nèi)容追加到服務(wù)器的 AOF 緩存中。 文件寫入和保存: AOF 緩存中的內(nèi)容被寫入到 AOF 文件末尾，如果設(shè)定的 AOF 保存條件被滿足的話， fsync 函數(shù)或者 fdatasync 函數(shù)會被調(diào)用，將寫入的內(nèi)容真正地保存到磁盤中。

• 命令傳播:

當(dāng)一個 Redis 客戶端需要執(zhí)行命令時， 它通過網(wǎng)絡(luò)連接， 將協(xié)議文本發(fā)送給 Redis 服務(wù)器。服務(wù)器在 接到客戶端的請求之后， 它會根據(jù)協(xié)議文本的內(nèi)容， 選擇適當(dāng)?shù)拿詈瘮?shù)， 并將各個參數(shù)從字符串文 本轉(zhuǎn)換為 Redis 字符串對象( StringObject )。每當(dāng)命令函數(shù)成功執(zhí)行之后， 命令參數(shù)都會被傳播到 AOF 程序。

• 緩存追加：

當(dāng)命令被傳播到 AOF 程序之后， 程序會根據(jù)命令以及命令的參數(shù)， 將命令從字符串對象轉(zhuǎn)換回原來的 協(xié)議文本。協(xié)議文本生成之后， 它會被追加到 redis.h/redisServer 結(jié)構(gòu)的 aof_buf 末尾。

redisServer 結(jié)構(gòu)維持著 Redis 服務(wù)器的狀態(tài)， aof_buf 域則保存著所有等待寫入到 AOF 文件的協(xié) 議文本。

• RESP 協(xié)議：

Redis客戶端使用RESP(Redis的序列化協(xié)議)協(xié)議與Redis的服務(wù)器端進行通信。 雖然該協(xié)議是專門為 Redis設(shè)計的，但是該協(xié)議也可以用于其他 客戶端-服務(wù)器 (Client-Server)軟件項目。

可以通過特殊符號來區(qū)分出數(shù)據(jù)的類型：

單行回復(fù)：以+號開頭。

錯誤回復(fù)：以-號開頭。

整數(shù)回復(fù)：以:號開頭。

批量回復(fù)：以$號開頭。

多條批量回復(fù)：以*號開頭。

1)間隔符號，在Linux下是\r\n，在Windows下是\n

2)簡單字符串 Simple Strings, 以 "+"加號 開頭

3)錯誤 Errors, 以"-"減號 開頭

4)整數(shù)型 Integer， 以 ":" 冒號開頭

5)大字符串類型 Bulk Strings, 以 "$"美元符號開頭，長度限制512M 6、數(shù)組類型 Arrays，以 "*"星號開頭 用SET命令來舉例說明RESP協(xié)議的格式。

實際發(fā)送的請求數(shù)據(jù):

redis> SET myLove "Mia"
"OK"
*3\r\n$3\r\nSET\r\n$6\r\nmyLove\r\n$3\r\nMia\r\n
*3
$3
SET
$5
mykey
$5
Hello

實際收到的響應(yīng)數(shù)據(jù):

+OK\r\n

文件寫入和保存：

每當(dāng)服務(wù)器常規(guī)任務(wù)函數(shù)被執(zhí)行、 或者事件處理器被執(zhí)行時， aof.c/flushAppendOnlyFile 函數(shù)都會被 調(diào)用， 這個函數(shù)執(zhí)行以下兩個工作:

WRITE:根據(jù)條件，將 aof_buf 中的緩存寫入到 AOF 文件。 SAVE:根據(jù)條件，調(diào)用 fsync 或 fdatasync 函數(shù)，將 AOF 文件保存到磁盤中。

給你的愛一個期限 expire myLove 999999999

從圖可知，在redis的數(shù)據(jù)庫中，redisDb結(jié)構(gòu)中的expires字典中保存了數(shù)據(jù)庫中所有鍵的過期時間，所以叫過期字典。

過期字典的key是一個指針，指向鍵空間的某個鍵對象（就是數(shù)據(jù)庫鍵）

過期字典的value是一個long類型的整數(shù)，這個整數(shù)保存了鍵所指向的數(shù)據(jù)庫鍵的過期時間，一個毫秒精度的UNIX時間戳

過期鍵判定

通過過期字典，我們可以得到一個key是否過期：

判斷key是否存在于過期字典中

通過過期字典拿到key的過期時間，判斷當(dāng)前UNIX時間戳是否大于key時間

過期key如何刪除

惰性刪除策略

過期鍵的惰性刪除策略由db.c/expireIfNeeded函數(shù)實現(xiàn)，所有讀寫數(shù)據(jù)庫的Redis命令在執(zhí)行之前都會調(diào)用expireIfNeeded函數(shù)對輸入鍵進行檢查：

如果輸入鍵已經(jīng)過期，那么expireIfNeeded函數(shù)將輸入鍵從數(shù)據(jù)庫中刪除。

如果輸入鍵未過期，那么expireIfNeeded函數(shù)不做動作。

expireIfNeeded函數(shù)就像一個過濾器，它可以在命令真正執(zhí)行之前，過濾掉過期的輸入鍵，從而避免命令接觸到過期鍵。

另外，因為每個被訪問的鍵都可能因為過期而被expireIfNeeded函數(shù)刪除，所以每個命令的實現(xiàn)函數(shù)都必須能同時處理鍵存在以及鍵不存在這兩種情況：

當(dāng)鍵存在時，命令按照鍵存在的情況執(zhí)行。

當(dāng)鍵不存在或者鍵因為過期而被expireIfNeeded函數(shù)刪除時，命令按照鍵不存在的情況執(zhí)行。

定期刪除策略的實現(xiàn)

過期鍵的定期刪除策略由redis.c/activeExpireCycle函數(shù)實現(xiàn)，每當(dāng)Redis的服務(wù)器周期性操作redis.c/serverCron函數(shù)執(zhí)行時，activeExpireCycle函數(shù)就會被調(diào)用，它在規(guī)定的時間內(nèi)，分多次遍歷服務(wù)器中的各個數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫的expires字典中隨機檢查一部分鍵的過期時間，并刪除其中的過期鍵。

3、del myLove

不好意思，哥們的愛無法刪除！