redis源碼分析（5）-- redis數據庫

1、服務器中的數據庫

Redis服務器將全部數據庫信息保存在redis.h/redisServer, redisServer包含db數組，以下：

1 struct redisServer {
2 //...
3 redisDb *db;
4 //...
5 }；

每一個Redis客戶端都有本身的目標數據庫，默認狀況是db[0],客戶端能夠經過SELECT命令切換數據庫。

例如，某個客戶端使用SELECT 1命令切換到1號數據庫，

每一個redisDb的結構爲：

 1 typedef struct redisDb {
 2     dict *dict;                 /* The keyspace for this DB */
 3     dict *expires;              /* Timeout of keys with a timeout set */
 4     dict *blocking_keys;        /* Keys with clients waiting for data (BLPOP) */
 5     dict *ready_keys;           /* Blocked keys that received a PUSH */
 6     dict *watched_keys;         /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
 7     struct evictionPoolEntry *eviction_pool;    /* Eviction pool of keys */
 8     int id;                     /* Database ID */
 9     long long avg_ttl;          /* Average TTL, just for stats */
10 } redisDb;

下面介紹各個部分做用。

2、數據庫鍵空間

Redis是一個key-value數據庫，redisDb中的dict字典元素存儲了DB中的全部key-value pair，這個字典dict即爲數據庫的鍵空間。

鍵空間的鍵即爲數據庫的鍵，每一個鍵是一個字符串對象

鍵空間的值即爲數據庫的值，每一個值能夠是字符串對象、hash對象、列表對象等。

一個典型的鍵空間以下：

2.1 數據庫增刪查改

一、增長鍵

直接調用SET <key> <value>。

二、刪除鍵

調用DEL <key>

三、更新鍵

一樣使用SET 命令，覆蓋以前的value。

4 獲取鍵內容

GET <key>

 

2.2 鍵的超時時間

經過EXPIRE <key> <ttl>能夠設置鍵的生存時間，通過指定的秒數之後，服務器會自動刪除超過生存時間的鍵。

redisDb中的expires字典保存數據庫中全部鍵的過時時間，記爲過時字典。

過時字典中的鍵是一個指針，指向鍵空間dict中的某個對象。

過時字典的值是一個long long類型的整數，保存過時字典鍵指向的數據庫對象的過時時間。

 過時刪除策略包括：

• 定時刪除
  • 含義：在設置key的過時時間的同時，爲該key建立一個定時器，讓定時器在key的過時時間來臨時，對key進行刪除
  • 優勢：保證內存被儘快釋放
  • 缺點：
    • 若過時key不少，刪除這些key會佔用不少的CPU時間，在CPU時間緊張的狀況下，CPU不能把全部的時間用來作要緊的事兒，還須要去花時間刪除這些key
    • 定時器的建立耗時，若爲每個設置過時時間的key建立一個定時器（將會有大量的定時器產生），性能影響嚴重
    • 沒人用
• 惰性刪除
  • 含義：key過時的時候不刪除，每次從數據庫獲取key的時候去檢查是否過時，若過時，則刪除，返回null。
  • 優勢：刪除操做只發生在從數據庫取出key的時候發生，並且只刪除當前key，因此對CPU時間的佔用是比較少的，並且此時的刪除是已經到了非作不可的地步（若是此時還不刪除的話，咱們就會獲取到了已通過期的key了）
  • 缺點：若大量的key在超出超時時間後，好久一段時間內，都沒有被獲取過，那麼可能發生內存泄露（無用的垃圾佔用了大量的內存）
• 按期刪除
  • 含義：每隔一段時間執行一次刪除過時key操做
  • 優勢：
    • 經過限制刪除操做的時長和頻率，來減小刪除操做對CPU時間的佔用--處理"定時刪除"的缺點
    • 按期刪除過時key--處理"惰性刪除"的缺點
  • 缺點
    • 在內存友好方面，不如"定時刪除"
    • 在CPU時間友好方面，不如"惰性刪除"
  • 難點
    • 合理設置刪除操做的執行時長（每次刪除執行多長時間）和執行頻率（每隔多長時間作一次刪除）（這個要根據服務器運行狀況來定了）

、Redis採用的過時策略

惰性刪除+按期刪除

• 惰性刪除流程（實如今db.c/expireIfNeed）
  • 在進行get或setnx等操做時，先檢查key是否過時，
  • 若過時，刪除key，而後執行相應操做；
  • 若沒過時，直接執行相應操做
• 按期刪除流程（簡單而言，對指定個數個庫的每個庫隨機刪除小於等於指定個數個過時key，實如今redis.c/activeExpireCycle）
  • 遍歷每一個數據庫（就是redis.conf中配置的"database"數量，默認爲16）
    • 檢查當前庫中的指定個數個key（默認是每一個庫檢查20個key，注意至關於該循環執行20次，循環體時下邊的描述）
      • 若是當前庫中沒有一個key設置了過時時間，直接執行下一個庫的遍歷
      • 隨機獲取一個設置了過時時間的key，檢查該key是否過時，若是過時，刪除key
      • 判判定期刪除操做是否已經達到指定時長，若已經達到，直接退出按期刪除。