[大数据]redis单机数据库实现

一：数据库

1.服务器中的数据库

struct redisServer{
    //..
    //数组，保存服务器中所有的数据库
    redisDb *db;
    //服务器中数据库的数量
    int dbnum;
}

typedef struct redisClient{
    //...
    //记录客户端当前正在使用的数据库
    redisDb *db;
}

• redis中的dbnum属性服务器中的数据库数量，默认有16个数据库。

• 每个客户端都有自己的数据库，默认情况下客户端的目标数据库为0号数据库，可以通过SELECT命令来切换。

• 在服务器内部，redisClient结构的db属性来记录客户端当前目标数据库，这个属性是指向redisDb的指针，指向redisServer中的db属性，代表当前客户端所连接的数据库，SELECT命令可改变redisClient中这个属性。

2.数据库中的键空间

typedef struct redisDb{
    //...
    //数据库键空间，保存数据库中所有的键值对
    dict *dict;
    //过期字典，保存着键的过期时间
    dict *expires;
}

• 键空间的键就是redis中的键，都是String，而值就是String，list，hash，set，zset。

• redis中对键值对操作的时候，都需要操作到redisDb中的dict，对键值对的普通增删改查操作，都是先找到键的值，之后进行操作值对象。

• FLUSHDB，清空键空间中的所有键，以及其对应的值对象。

  RANDOMKEY，随机返回一个键

  DBSIZE，返回数据库中键的数量

  EXISTS，判断是否存在这个键

  RENAME，重命名键

  KEYS，返回相匹配的所有key，例：KEYS feng*

• 设置键的过期时间，

  EXPIRE，PEXPIRE，设置键的过期时间，后者精确到毫秒

  EXPIREAT，PEXPIREAT，设置键的过期时间，UNIX时间戳，后者精确到毫秒，在代码中所有的命令最终都会转化为 PEXPIREAT

  SETEX，只能用于string类型

  TTL，PTTL，返回键的剩余过期时间，后者精确到毫秒，没有设置过期时间返回-1

  PERSIST，移除过期时间

• 键空间的维护，在读取一个键时，服务器会记录这个键的命中次数（hit）和未命中次数（miss），

  在读取一个键之后，服务器更新键的LRU时间，这个时间用来计算键的闲置时间。

• 如果有客户端使用WATCH命令监视了一个键，并且服务器对这个键进行修改之后，会将这个键标记为（dirty），从而让事务程序注意到。服务器每改一个键之后，都会对dirty加1，这个计数器会触发服务器的持久化以及复制操作。如果服务器开启了数据库通知功能，那么在对键修改之后，会按照配置发送相应的数据库通知。

• redisDb中的expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，通常称之为过期字典，里面保存了long long类型的整数，整数则保存着毫秒精度的UNIX时间戳。

• 过期键的删除策略：

  1.定时删除，设置键过期时间时，创建一个定时器（timer），在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。（浪费CPU，节省内存）

  2.惰性删除，每次获取键的时候，检查键是否过期。（非常浪费内存）

  3.定期删除，每个一段时间，对数据库进行检查，主动删除过期键，由算法实现。（适中，难点在于如何确定定期删除的频率）

  过期键的判定：1.检查键是否存在于过期字典，2.检查当前UNIX时间戳是否大于键的过期时间。

• AOF，RDB，复制功能，对过期键的处理

  使用SAVE，BGSAVE命令创建RDB文件时，不会保存过期键。载入RDB文件时，主服务器不会导入过期键，从服务器会导入，但是主从同步的时候，从服务器也会删掉这个过期键

  当服务器以AOF持久化运行时，如果某个键已经过期，但是没有被惰性删除，AOF文件不会产生影响，如果之后键被删除，则会在AOF文件中追加一个DEL命令，显示记录此键已被删除。AOF重写时，过期的键不会被保存到重写后的AOF文件中

  当使用主从复制时，主服务器中键过期后，会向所有的从服务器发送DEL命令

二：持久化

（待续。。。）

三：事件

（待续。。。）

四：客户端与服务器

（待续。。。）