数据库

数据库与客户端

Redis服务器的所有数据库都保存在redisServer结构的db数组中，根据dbnum属性初始化数据库的数量；

struct redisServer{
    //.....
    //一个数组，保存服务器中的所有数据库
    redisDb *db;
    //服务器的数据库数量，默认16个
    int dbnum;
}

切换数据库：select 1;

服务器的内部，客户端状态redisClient结构记录客户端的状态

typedef struct redisclient{
    //记录客户端当前使用的数据库
    redisDb *db;
}redisClient

数据库键空间

Redis是一个键值对（key-value pair）数据库服务器，服务器中的每个数据库信息由redisDb保存，其中有个属性dict字典保存所有的键值对，这个字典就是键空间。

typedef struct redisDb{
    //数据库键空间，保存着数据库中所有键值对
    dict *dict;
}

设置过期时间

EXPIRE KEY TTL：将键key的生存时间设置为ttl秒

PEXPIRE KEY TTL：将键key的生存时间设置为ttl毫秒

EXPIRE KEY TIMESTAMP：将键key的过期时间设置为timestamp所指定的秒数时间戳

PEXPIRE KEY TIMESTAMP：将键key的过期时间设置为timestamp所指定的毫秒数时间戳

PERSIST key：移除过期时间。

TTL：计算键的过期时间与当前时间之差，以秒为单位返回。

PTTL：计算键的过期时间与当前时间之差，以豪秒为单位返回。

redisDb结构的属性expires字典保存数据库中所有键的过期时间，这个字典称为过期字典。

typedef struct redisDb{
	//过期字典，保存着键的过期时间
    dict *expires;
}

过期键删除策略

键的过期删除策略有三种：

1. 定时删除：主动删除，在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在键过期时间来临的时候，立即对键进行删除操作；（内存友好）
2. 惰性删除：被动删除，放任键过期不管，每次从键空间获取键的时候，都检查键是否过期，过期则删除。（CPU友好）
3. 定期删除：主动删除，每隔一段时间，程序对数据库进行检查，删除里面的过期键。（折中处理方案）

在执行SAVE命令或者BGSAVE命令创建一个新的RDB文件时，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会保存到新创建的RDB文件中；

主服务器在载入RDB文件的时候，会对过期键进行筛选，不将过期的键录入，而从服务器在载入RDB文件的时候，会将过期的键也录入；

当服务器以AOF模式运行时，不会收到过期键的影响，当过期键被惰性删除或定期删除后，AOF文件会追加一条DEL命令来显式地删除该键。

AOF重写的时候，不会将过期的键写入文件。

复制模式下，从服务器不会主动去删除过期的键，都是由主服务器去控制，当主服务器向从服务器发送删除命令的时候，从服务器才回去删除过期的键。

RDB持久化

数据库状态：服务器中的非空数据库及其键值对
RDB文件：一个压缩的二进制文件，用来记录数据库状态

生成RDB文件

SAVE：阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止。

BGSAVE：命令会派生出子进程，由子进程去完成RDB文件创建，父进程继续响应命令处理。

AOF文件的更新频率会比RDB文件的更新频率高，所以如果服务器启动了AOF持久化功能，服务器会优先使用AOF文件还原数据库状态

自动间隔性保存

服务器默认的保存策略

SAVE 900 1：服务器在900秒内，对数据库进行了至少一次修改；

SAVE 300 10：服务器在300秒内，对数据库进行了至少10次修改；

SAVE 60 10000：服务器在60秒内，对数据库进行了至少10000次修改；

保存条件的数据结构

struct redisServer{
	//记录保存条件的数组
    struct saveparam *saveparams;
}
struct saveparam{
    //秒数
    time_t seconds;
    //修改数
    int changes;
}

RDB文件结构

redis | db_version | databases | eof | check_sum

redis：文件头，保存REDIS字符用于标识文件；

db_version：长度4字节 ，记录RDB文件版本号；

databases：包含零个或任意多个数据库，以及各数据库中的键值对数据；

​ 保存的数据结构为：SELECTDB | db_number | key_value_pairs

eof：常量的长度为1字节，标识RDB文件正文结束；

check_sum：8字节长的无符号整数，保存校验和。

打印RDB文件：od -c dump.rdb

AOF持久化

AOF持久化时通过保存Redis服务器执行的写命令来记录数据状态，被写入AOF文件的所有命令都是以Redis命令请求协议。AOF持久化功能的实现可以分为命令追加（append）、文件写入、文件同步。

命令追加

当AOF持久化功能开启，服务器在执行一个命令之后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾。

struct redisServer{
	//AOF缓冲区
    sds aof_buf;
}

文件写入与文件同步

Redis服务器进程实质上是一个事件循环，循环中的文件事件负责接收客户端的命令请求，以及向客户端发送命令回复，时间事件则负责定时运行函数。

服务器在处理文件事件时都可能会执行写命令，使得一些内容被追加到aof_buf缓冲区，每次服务器结束一个事件循环前，都会调用flushAppendOnlyFile函数，决定是否将缓冲区中的内容写入到文件。

AOF文件载入和数据还原的时候，现在本地创建一个伪客户端，读取AOF文件中的命令，将命令用伪客户端执行，还原数据库状态。

AOF文件重写

AOF文件重写并不需要对已有的AOF进行读取，而是通过读取服务器当前的数据状态来实现。

AOF文件重写的时候，服务器会开辟一个新的重写缓冲区空间，当命令进入时，会将命令记录在AOF缓冲区和AOF重写缓冲区，当且仅当AOF的新文件生成后，向父进程发送信号，然后再将AOF重写缓冲区的内容录入AOF文件，原子性地将新的AOF文件替换旧的AOF文件。