Redis（8）—— Redis的服务器端

最新推荐文章于 2024-07-19 23:59:24 发布

飞翔的滑稽

最新推荐文章于 2024-07-19 23:59:24 发布

阅读量147

点赞数

分类专栏： Redis

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_39219279/article/details/91960951

版权

Redis 专栏收录该内容

8 篇文章

订阅专栏

本文深入探讨Redis服务器的数据库结构与管理，包括客户端如何通过SELECT命令切换数据库，数据库键空间的维护，以及键的生存时间和过期时间设置。文章详细介绍了过期键的三种删除策略：定时删除、惰性删除和定期删除，并讨论了RDB、AOF和复制功能对过期键的处理方式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

redis 服务器端默认保存着 16 个数据库，客户端可以通过 SELECT （0~15）来选择不同的服务器。

1. 服务器中的数据库结构

Redis 服务器将所有数据库都保存在服务器状态 redis.h/redisServer 结构的 db 数组中， db 数组每一项都是一个 redis.h/redisDB 结构，每个 redisDB 结构代表一个数据库

struct redisServer{
    //......
    
    //一个数组，保存着服务器中的所有数据库
    redisDB *db;
    
    //......
};

在初始化服务器的时候，程序会根据服务器状态 dbnum 属性来决定创建多少个数据库。

struct redisServer{
    //......
    
    //服务器的数据库的数量
    int dbnum;
    
    //.......
};

2. 客户端切换数据库

客户端通过 SElECT （数据库编号） 0 ～ 15 命令来切换不同的数据库，切换的原理是服务器改变 redisDB *db 的指针。

3. 数据库键空间

redisServer 中的 redisDB 结构中的 dict 字典保存了数据库中的所有键值对，这个字典被称为键空间（key space）。

键空间和用户所见的数据库是直接对应的：

键空间的键也就是数据库的键，每个键都是一个字符串对象
键空间的值也就是数据库的值，每个值可以是字符串对象、列表对象、哈希表对象、集合对象或者有序集合对象中的任何一种 Redis 对象。

typedef struct redisDB{
    //..........
    
    //数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对
    dict *dict;
    
    //.........
}reidsDB;

读取键空间时的维护操作

当使用 Reids 命令对数据库进行读写时，服务器不仅会对键空间执行指定的读写操作，还会进行一个额外的操作：

在读取一个键之后，服务器会根据键是否存在来更新服务器的键空间命中（hit）次数和键空间不命中（miss）次数。
在读取一个键之后，服务器会更新这个键的 LRU（最后一次使用）时间，这个值可以用来计算键的闲置时间（当前时间 - LRU）。
如果服务器在读取一个键的时候已经过期，那么服务器会先删除这个过期键，然后才执行剩下的其他操作
如果有客户端使用 WATCH 命令监视了某个键，那么服务器在对被监视的键进行修改之后，会将这个键标记为脏（dirty）
服务器每次修改一个键之后，都会对脏（dirty）键计数器的值增 1，这个计数器会触发服务器的持久化操作以及复制操作。

4. 设置键的生存时间或过期时间

通过 EXPIRE 命令或者 PEXPIRE 命令，客户端可以以秒或者毫秒精度为数据库中的某个键设置生存时间（Time To Live， TTL），在经过执行的秒数或者毫秒数之后，服务器会自动删除生存时间为 0 的键。

过期时间是一个 Unix 时间戳，当键的过期时间来临时，服务器就会自动从数据库中删除这个键。

使用 TTL 或者 PTTL 命令可以查看一个键剩余生存时间，也就是这个键将在多久之后被删除。

4.1 设置过期时间

设置过期时间的命令：

EXPIRE 设置 key 的生存时间为 ttl 秒
PEXPIRE 设置 key 的生存时间为 ttl 毫秒
EXPIREAT 设置 key 的过期时间为 timestamp 指定的秒数时间戳（精度为秒）
PEXPIREAT 设置 key 的过期时间为 timestamp 指定的毫秒数时间戳（精度为毫秒）

EXPIRE、PEXPIRE、EXPIREAT、PEXPIRE 四条指令的执行（都会转换成 PEXPIREAT 去执行）

EXPIRE：EXPIRE 会先转换成 PEXPIRE 然后再转换成 PEXPIREAT 去执行
PEXPIRE：PEXPIRE 会转换成 PEXPIRE 去执行
EXPIREAT：EXPIREAT 会转换成 PEXPIREAT 去执行

4.2 保存过期时间

redisDB 结构中的 expires 字典保存了数据库中所有键的过期时间，称之为 “过期字典”：

过期字典的键为指向键空间某个键对象的指针
过期字典的值为 long long 类型的整数，保存一个毫秒级的 Unix 时间戳 ———— 键的过期时间

typedef struct redisDb{
    //.....
    
    
    //过期字典
    dict *expires;
    
    //.....
}redisDb;

4.3 移除过期时间

PERSIST <key> ,这个命令可以移除 key 上的过期时间

4.4 判定键是否过期

判断键是否过期分为两个步骤：

判断键是否存在于过期字典中
如果键存在与过期字典中，则判断这个键的过期时间戳是否小于当前时间，小于则这个键过期。反之，这个键没有过期。

5. 过期键的删除策略

redis 中有三种过期键的删除策略：

定时删除：在设置键的过期时间的同时，设置一个定时器（timer）,让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。
惰性删除: 放任过期的键不管，当每一个键被访问的之后，就查看这个键是否过期。如果过期，就删除这个键；如果没有过期，就返回这个键。
定期删除:每隔一段时间就检查数据库的过期字典，删除掉过期的键。这个策略在扫描键的时候，会扫描所有的数据库，但是只会扫描每隔数据库中随机选择（一部分）的键。

6. AOF,RDB 和复制功能对过期键的处理。

RDB 和 AOF 为redis 数据库的两种持久化方式。

6.1 RDB 对过期键的处理

在生成 RDB 文件和载入 RDB 文件的时候对过期键都有相应的处理策略：

生成 RDB 文件: 在生成 RDB 文件的时候（SAVE命令，BGSAVE 命令）的时候，会对数据库的键进行检查，过期的键不会被加入到 RDB 文件中。
载入RDB:
- 主服务器载入 RDB 文件时，过期的键不会被载入到服务器中
- 从服务器载入 RDB 文件时，无论键是否过期，都会被载入到数据库中。（在主从服务器同步的时候，从服务器的数据就会被清空，所以这个没有影响）。