网站建设做软件开发吗,美橙互联网站建设,凡客网址,开淘宝店铺的详细步骤今天看看作为内存数据库#xff0c;Redis 是怎么存储数据的以及键是怎么过期的。阅读这篇文章你将会了解到#xff1a;Redis 的数据库实现Redis 键过期的策略数据库的实现我们先看代码 server.h/redisServerstruct redisServer{ ... //保存 db 的数组 redisDb *db; //db 的数…今天看看作为内存数据库Redis 是怎么存储数据的以及键是怎么过期的。阅读这篇文章你将会了解到Redis 的数据库实现Redis 键过期的策略数据库的实现我们先看代码 server.h/redisServerstruct redisServer{ ... //保存 db 的数组 redisDb *db; //db 的数量 int dbnum; ...}再看redisDb的代码typedef struct redisDb { dict *dict; /* The keyspace for this DB */ dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */ dict *blocking_keys; /* Keys with clients waiting for data (BLPOP)*/ dict *ready_keys; /* Blocked keys that received a PUSH */ dict *watched_keys; /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */ int id; /* Database ID */ long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */} redisDb;总体来说redis的 server 包含若干个(默认16个) redisDb 数据库。Redis 是一个 k-v 存储的键值对数据库。其中字典 dict 保存了数据库中的所有键值对这个地方叫做 keyspace 直译过来就是“键空间”。所以我们就可以这么认为在 redisDb 中我们使用 dict(字典)来维护键空间。keyspace 的 kay 是数据库的 key每一个key 是一个字符串对象。注意不是字符串而是字符串对象。keyspace 的 value 是数据库的 value这个 value 可以是 redis 的字符串对象列表对象哈希表对象集合对象或者有序对象中的一种。数据库读写操作所以对于数据的增删改查就是对 keyspace 这个大 map 的增删改查。当我们执行redis SET mobile 13800000000实际上就是为 keyspace 增加了一个 key 是包含字符串“mobile”的字符串对象value 为包含字符“13800000000”的字符串对象。看图对于删改查没啥好说的。类似java 的 map 操作大多数程序员应该都能理解。需要特别注意的是再执行对键的读写操作的时候Redis 还要做一些额外的维护动作维护 hit 和 miss 两个计数器。用于统计 Redis 的缓存命中率。更新键的 LRU 时间记录键的最后活跃时间。如果在读取的时候发现键已经过期Redis 先删除这个过期的键然后再执行余下操作。如果有客户对这个键执行了 WATCH 操作会把这个键标记为 dirty让事务注意到这个键已经被改过。没修改一次 dirty 会增加1。如果服务器开启了数据库通知功能键被修改之后会按照配置发送通知。键的过期实现Redis 作为缓存使用最主要的一个特性就是可以为键值对设置过期时间。就看看 Redis 是如果实现这一个最重要的特性的在 Redis 中与过期时间有关的命令EXPIRE 设置 key 的存活时间单位秒EXPIREAT 设置 key 的过期时间点单位秒PEXPIRE 设置 key 的存活时间单位毫秒PEXPIREAT 设置 key 的过期时间点单位毫秒其实这些命令底层的命令都是由 REXPIREAT 实现的。在 redisDb 中使用了 dict *expires来存储过期时间的。其中 key 指向了 keyspace 中的 key(c 语言中的指针) value 是一个 long long 类型的时间戳标定这个 key 过期的时间点单位是毫秒。如果我们为上文的 mobile 增加一个过期时间。redis PEXPIREAT mobile 1521469812000这个时候就会在过期的 字典中增加一个键值对。如下图对于过期的判断逻辑就很简单在 字典 expires 中 key 是否存在。如果 key 存在value 的时间戳是否小于当前系统时间戳。接下来就需要讨论一下过期的键的删除策略。key的删除有三种策略定时删除Redis定时的删除内存里面所有过期的键值对这样能够保证内存友好过期的key都会被删除但是如果key的数量很多一次删除需要CPU运算CPU不友好。惰性删除只有 key 在被调用的时候才去检查键值对是否过期但是会造成内存中存储大量的过期键值对内存不友好但是极大的减轻CPU 的负担。定时部分删除Redis定时扫描过期键但是只删除部分至于删除多少键根据当前 Redis 的状态决定。这三种策略就是对时间和空间有不同的倾向。Redis为了平衡时间和空间采用了后两种策略 惰性删除和定时部分删除。惰性删除比较简单不做过多介绍。主要讨论一下定时部分删除。过期键的定时删除的策略由 expire.c/activeExpireCycle() 函数实现server.c/serverCron() 定时的调用 activieExpireCycle() 。activeExpireCycle 的大的操作原则是如果过期的key比较少则删除key的数量也比较保守如果过期的键多删除key的策略就会很激进。static unsigned int current_db 0; /* Last DB tested. */static int timelimit_exit 0; /* Time limit hit in previous call? */static long long last_fast_cycle 0; /* When last fast cycle ran. */首先三个 static 全局参数分别记录目前遍历的 db下标上一次删除是否是超时退出的上一次快速操作是什么时候进行的。计算 timelimit 1000000*ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC/server.hz/100; 可以理解为 25% 的 cpu 时间。如果 db 中 expire 的大小为0 不操作expire 占总 key 小于 1% 不操作num dictSize(db-expires)num 是 expire 使用的key的数量。slots dictSlots(db-expires); slots 是 expire 字典的尺寸大小。已使用的key(num) 大于 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 则设置为 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP。也就是说每次只检查 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 个键。随机获取带过期的 key。计算是否过期如果过期就删除。然后各种统计包括删除键的次数平均过期时间。每遍历十六次计算操作时间如果超过 timelimit 结束返回。如果删除的过期键大于 ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP 的 14 就跳出循环结束。步骤比较复杂总结一下(这里都是以默认配置描述)redis 会用最多 25% 的 cpu 时间处理键的过期。遍历所有的 redisDb在每个 redisDb 中如果数据中没有过期键或者过期键比例过低就直接进入下一个 redisDb。否则遍历 redisDb 中的过期键如果删除的键达到有过期时间的的key 的25% 或者操作时间大于 cpu 时间的 25% 就结束当前循环进入下一个redisDb。后记这篇文章主要解释了 Redis 的数据库是怎么实现的同时介绍了 Redis 处理过期键的逻辑。看 Redis 的代码越多越发现实际上 Redis 一直在做的一件事情就是平衡一直在平衡程序的空间和时间。其实平时的业务设计就是在宏观上平衡平衡宏观系统的时间和空间。所以看源码是让我们从微观学习系统架构的良好途径是架构师的成长的必经之路。
