Redis（十）：数据库的键空间

数据库

服务器中的数据库

Redis服务器将所有的数据库都保存在服务器状态结构中，也是一个结构体，名为redis.h/redisServer

struct redisServer(
	//...
    。。。
    //数据库数量
    int dbnum;
    //储存redis所有数据库的数组
    redisDB *db;
);

在初始化服务器时，程序会根据服务器状态的dbnum属性来决定应该创建多少个数据库

dbnum属性的值由服务器配置的database选项决定，默认情况下，该选项的值为16，所以redis服务器默认会创建16个数据库，结构如下所示

切换数据库

每个用户Redis的时候，都会有一个自己的目标数据库（自己的目标数据库可能也是其他用户的目标数据库），每当用户执行数据库写命令或者数据库读命令的时候，目标数据库就会成为这些命令的操作对象。

默认情况下，Redis客户端的目标数据库为0号数据库，但客户端可以通过下面的命令来进行切换数据库

//切换到2号数据库
select 2
//切换到1号数据库
select 1

不同数据库之间的是不可以访问各自的数据对象的。

在服务器内部，每一个客户端其实也是一个对象，都有一个属于自己客户端的状态，客户端的状态由redisClient结构的db属性记录了客户端当前的目标数据库，这个属性是一个指向redisServer里面的db数组里面的一个元素（即某一个数据库）的指针

typedef struct redisClient(
	//...
    //记录客户端当前正在使用的数据库，保存的是数据库的地址
    redisDB *db;
    //...
)redisClient;

总体来说的结构如下所示

切换数据库使用的SELECT命令，其实就是修改db指针，让其指向指定的数据库，从而实现切换数据库的功能。

数据库的键空间

Redis是一个键值对数据库，服务器中的每个数据库都由一个redis.h/redisDB结构表示（也就是上面RedisServer结构里的db数组里面的元素），其中，redisDB结构里面使用dict（字典）来储存该数据库中的所有键值对，这个字典就称为键空间（key space）

redisDB的结构如下所示

typedef struct redisDB(
	//....
    ...
    //数据库的键空间
    dict *dict;
    //...
)redisDB;

键空间其实就是用户所操纵的数据库

• 键空间里面的键，也就是数据库的键，每一个键都是一个字符串对象，而且唯一
• 键空间里面的值，也就是数据库的值，每一个值都是一个RedisObject，可以是字符串、列表、集合、有序集合、哈希。

添加新键值对

添加新键值对其实就是将一个新键值对添加到键空间字典里面，键为字符串对象，值为任意一种类型的Redis对象，具体方式也是通过键名来获取哈希值，然后根据哈希值来获得索引值，发生哈希碰撞就进行替换值，也就是执行更改键值对操作，而不是形成链表，Redis无法产生不同Redis对象类型的哈希碰撞，因为命令都是判断是否存在，如果不存在才创建Redis对象，产生相同键名但不同Redis对象时，会发生多态命令判断，从而抛出异常。

多态命令抛出异常

删除键值对

删除数据库中的一个键，实际上就是在键空间删除键所对应的键值对对象

更新键值对

对一个数据库键进行更新，实际上就是对键空间键所对应的值对象进行更新，根据值对象的类型不同，更新的具体方法也是不同的，比如字符串对象是替换，列表对象、有序集合对象、集合对象、哈希对象则是在后面新添加元素。

对键取值

对一个数据库键进行取值，实际上就是对键空间中的键取出对应的值对象，根据值对象的类型不同，具体的取值方法也是会有所不一样的，回看前面几篇的底层实现。

读写键空间时的维护操作

使用Redis命令对数据库进行读写时，需要进行一些额外的维护操作和更新操作

• 在读取一个键后（读和写操作都会首先对键进行读取，但不包括新建对象），都会更新数据库的键空间命中次数与键空间不命中次数，这两个值分别为keyspace_hits和keyspace_misses属性，注意是服务器的，即每个数据库的键空间命中、不命中次数会累加起来（命中是指在键空间找到键值对）。
• 在读取一个键之后，服务器会更新键的LRU属性（最后一次使用时间），这个值是用来计算键的闲置时间的
• 如果服务器在读取一个键时，发现键已经过期，那么服务器会先删除这个过期键，然后才执行余下的其他操作
• 如果有客户端使用WATCH命令监视了某个键，服务器在对被监视的键进行修改之后，这个键会被标记为脏键（并未刷新进磁盘），让客户端那边知道这个键被修改了。
• 服务器每次修改一个键之后，都会对脏键计数器的值增1，这个计数器是会触发服务器的持久化以及复制操作的
• 如果数据库开启了数据库通知功能，那么在对键进行修改之后，服务器将按配置文件发送相应的数据库通知