数据库

redis.h文件中 redisServer结构包含一个db数组

db数组中的每一项都是一个redis.h文件中的 redisDb结构，每个redisDb就是一个数据库

• redisServer中的dbnum决定了数据库的数量，默认为16个

  
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切换数据库

• 每个redis客户端都有自己对应的目标数据库
• 默认都选择0号数据库，但是可以通过执行select命令来切换，比如select 2就是选择2号数据库

• redisClient结构的db属性记录了当前客户端的目标数据库，该属性是指向redisDb结构的指针

  
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数据库键空间

• 我们成一个db中的dict字典为键空间。

• 键空间和用户所见的数据库是直接对应的

  
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• 如下图分别展示了键值是list hashtable，string的三种形态

• 整个db 就是一个dict（A），A中的key是我们常写的key 其职能是字符串对象，value 则可以是五种对象

  
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读写键空间时的维护操作

• 当我们对DB进行读写操作时候还会进行一些额外的操作

• 在读取一个键之后（读写操作都需要读取键），服务器会根据键是否存在来更新服务器键空间命中（hit）次数和不命中（miss）次数，我们分别可以在keyspace_hits和keyspace_misses查看
• 在读取一个键之后，服务器会更新键的LRU，该值用来计算键的空闲时间
• 在读取一个键之后，如果发现该键已经过期，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。
• 如果有客户端使用了watch命名监视某个键，那么服务器对监视的键进行修改后会将这个键标记为脏（dirty），从而让食物程序注意到这个键已经被修改过
• 每次修改一个键之后，都会对dirty键计数器自增1，这个计数器会触发服务器的持久化和赋值操作
• 如果服务器开启了数据库通知功能，那么对键进行修改后，服务器将会按照配置发送相应的数据库通知

设置键的生存时间或过期时间

• expire或者pexpire 都可以以秒或者毫秒为精度为某个键设置生存时间（TIME TO LIVE TTL），服务器会在指定时间自动删除生存时间为0的键
• setex 可以设置一个字符串键的同时设置一个过期时间，但是其只限于字符串键（对于其他的list或者hash等不适合）

expire（生存时间，秒） pexpire（生存时间毫秒） expireat （过期时间 ，秒）pexpireat（过期时间，毫秒数） 都可以设置键的生存时间（键可以存在多久）或者过期时间（什么时候删除）

• 过期时间都是 保存的unix的时间戳，而生存时间都是保存的秒数或者毫秒数

上面前三个指令都是依赖pexpireat实现的

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redisDb结构的expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，我们称呼这个为过期字典

• 过期字典的键是一个指针，这个指针指向键空间中的某个键对象（即指向key）
• 过期字典的值是一个 long long 类型的整数，这个整数保存了键所指向的数据库键的过期时间--毫秒精度的unix时间戳

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• TTL命令可以秒为单位返回键的剩余生成时间，PTTL则以毫秒返回，主要原理就是去过期字典获取过期时间然后减去当前时间

• persist 命令可以移除一个键的过期时间，该命令在过期字典中查找给定的键，并删除该key和valvue

• redis 检测过期键的步骤如下：检测key是否存在过期字典中，检测所要查找的key的时间戳与当前时间进行对比

过期键删除策略

• 定时删除：对内存最友好，通过定时器，定时删除，减少内存占用策略，但是对于cpu不好（因为线程总是要占用cpu执行），造成吞吐量和响应时间不高。创建一个定时器需要用到redis服务器中的时间事件（类似我们一个socket事件），那么每个键都需要一个定时器，导致时间事件以无序列表存储，查找一个事件的时间复杂度N，这就导致效率不高。

• 惰性删除：对于cpu最好（使用该key才检测是否过期），但是对于内存不友好。如果我们不使用该key 可能存在内存泄漏

• 定期删除：定期执行一次删除过期键的操作，但是频率和时长需要考虑，不能太频繁 也不能太低

• redis 使用惰性删除和定期删除

• 惰性删除依靠expireIfNeeded函数实现，读写数据库前都需要调用该函数，如果键过期就删除否则不做处理。

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• 定期删除策略通过activeExpireCycle函数实现，每次redis的服务器周期性操作serverCron函数，而serverCron则调用activeExpireCycle，其主要是在规定时间内分多次遍历服务器中的各个数据库，从数据库中的expire字典中随机检查一部分键的过期时间，并删除

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RDB 对过期键进行处理

• 生成RDB：已经过期的键不会被保存到RDB文件
• 载入RDB: 如果服务器是主服务器，则在载入RDB文件时候，对于已经过期的键会忽略，而若是从服务器则不会忽略，但是因为主从服务器在进行数据同步，从服务器的数据库就会被情况

AOF对过期键进行处理

• AOF文件写入： 如果是以AOF的形式运行，但是该键就算过期但是没有被删除，还是会写入文件，如果被删除后AOF 会在文件中追加一条DEL命令，来显示记录该键删除
• AOF 重写： 程序会对数据库文件中的key进行检查，已经过期的不会被保存到重写后的AOF文件

复制

• 当处于复制模式，从服务器的过期键删除动作由主服务器控制
• 主服务器删除一个过期键，会显示低向从服务器发送一个DEL命令
• 从服务器遇到读命令，读到过期键也不会删除
• 从服务器收到主服务器DEL命令才删除过期键
• 这样的好处可以保持主从数据的一致性（比如从服务检测到过期键删除，而主服务器没有检测到，那么主从就不一致了）

通知分为 键空间通知和键事件通知，前者可以监控一个key执行了哪些命令，后者可以监控一个命令被哪些键执行了