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惊艳!阿里内部445页爆款Redis源码分析宝典终开源!

惊艳!阿里内部445页爆款Redis源码分析宝典终开源!

作者: YUYUJBIEBER | 来源:发表于2020-10-08 13:45 被阅读0次

    前言

    在开源界,高性能服务的典型代表就是Nginx和Redis。纵观这两个软件的源码,都是非常简洁高效的,也都是基于异步网络I/O机制的,所以对于要学习高性能服务的程序员或者爱好者来说,研究这两个网络服务的源码是非常有必要的。

    Nginx目前市面上的书籍很多,但是Redis确实寥寥无几。这几年Redis版本发展非常快,从稳定的2.x版本,发展到增加了很多优秀特性的5.0版本,这些特性目前尚无资料进行系统讲解。然而小编接下来给大家带来的这本《Redis 5设计与源码分析》书填补了Redis 5.0技术学习方面的重大空缺,是技术同仁深人理解Redis内核实现机制的有效途径。

    小编将从前言、目录,主要内容这三个部分为大家讲解《Redis 5设计与源码分析》这本文档,同时,也希望本文能够帮助到大家的学习,也希望能够得到大家的喜欢!!

    先来看看这本 Redis目录

    主要内容

    本书内容上分为三篇,共计22章内容

    第一篇:第1章简单介绍了Redis,以及Redis 的编译安装和研读的方式;第2~8章重点讲解了SDS,跳跃表、压端列表、字典、整数集合、quicklist和Stream数据结构的实现。

    第二篇:第9章讲解了Redis的生命周期,命令执行的过程,需要重点阅读;第10~19章,分别讲解了键、字符串、散列表、链表、集合、有序集合、GEO、HyperLog数据流相关命令的实现。

    第三篇:第20~22章简单讲解了持久化、主从复制和集群的实现,没有详细展开,希望能带读者入门

    第一篇,第1章~第8章

    第1章,本章首先介绍了Redis的发展历程及Redis 5.0的新特性。然后重点讲解了如何阅读Redis源代码,并简单介绍了Redis源码的安装与调试方法,为大家学习后续章节奠定基础。

    第2章,本章介绍了SDS的数据结构及基本API的实现。在源码分析过程中,我们可以知道SDS的特性是如何实现的。

    l ) SDS 如何兼容C语言字符串?如何保证二进制安全?

    SDS对象中的buf是一个柔性数组,上层调用时,SDS直接返回了buf。由于buf是直接指向内容的指针,故兼容C语言函数。而当真正读取内容时,SDS会通过len来限制读取长度,而非“i0”,保证了二进制安全。

    2 ) sdshdr5的特殊之处是什么?

    sdshdr5只负责存储小于32字节的字符串。一般情况下,小字符串的存储更普遍,故Redis进一步压缩了sdshdr5的数据结构,将sdshdr5的类型和长度放入了同一个属性中,用flags 的低3位存储类型,高5位存储长度。创建空字符串时,sdshdr5会被sdshdr8替代。

    由于篇幅限制原因,小编就不一一详细介绍文章内容了,就把主要内容截下来了,有需要这篇《Redis 5设计与源码分析》文档,领取方式:关注+转发,点击这段文字跳转GitHub扫码免费获取这份文档!

    第3章,本章介绍了跳跃表的基本原理和实现过程。跳跃表的原理简单,其查询、插入、删除的平均复杂度都为O(logN)。跳跃表主要应用于有序集合的底层实现。

    第4章,本章首先介绍了压缩列表的存储结构,随后从源码层详细分析了压缩列表的基本操作:创建压缩列表、插入元素、删除元素和遍历压缩列表,最后分析了压缩列表连锁更新的原因及解决案。通过本章的学习,大家可以对压缩列表有较深刻的认识。

    第5章,本章将介绍Redis数据库重要的数据结构之一——字典。什么是字典? Redis如何实现字典?字典的基本操作与应用有哪些?下面围绕这三个问题来逐步讲解。

    第6章,本章首先介绍了intset的存储结构并通过GDB验证一个集合类型存储为intset时实际的存储方式,然后介绍intset增加、删除和查找元素的方法。最后介绍了一些intsct常见的API和操作复杂度。

    第7章,本章主要介绍了Redis中常用的底层数据结构quicklist,主要介绍了quicklist常规情况以及压缩情况的底层存储。除此之外,我们详细介绍了quicklist的基本操作,讲述了各种情况下数据存储的变化。最后,我们给出了quicklist对外常用API接口及其复杂度。

    第8章,本章主要介绍了Stream的底层实现。首先讲解了Stream结构需要依赖的两种数据结构Listpack以及Rax,并详细介绍了这两种结构的基本操作。之后,进一步说明了Stream是如何利用这两种结构的。

    第二篇,第9章~第19章

    第9章,本章首先介绍了一些基础结构体,如对象结构体robj、客户端结构体client、服务端结构体redisServer以及命令结构体redisCommand。最后本章介绍了服务器处理客户端命令请求的整个流程,包括服务器启动监听、接收命令请求并解断、执行命令请求和返回命令回复等,为大家学习后续章节打下基础。

    第10章,本章介绍的命令不需要判断具体类型,可以作用于任何类型的键,需要注意的是:move命令不能在集群模式下工作; sort命令(子命令byigct)部分功能受限,dcl和lunlink在使用上应加以区别,与del一样,在使用时可能导致服务器阻塞的命令还有hgetall,lrange、smembers、flushall、flushdb、keys等,其中前3个命令和del命令在使用时都是比较容易被忽略的;flushall、flushdb有参数可以异步操作,具体细节可参考相应章节。

    第11章,本章介绍了Redis 的字符串命令。sct和get命令在Redis中是最常用的命令。字符串命令底层借助于sds来实现,通过robj结构体来实现数据的设置和获取。字符串key-value和超时时间存储在redisDb的字典里。

    第12章,本章主要介绍了Redis对外提供的散列相关命令的底层实现。我们首先介绍Redis对散列结构的存储方式,即ziplist或者散列表,当field-valuc长度较短并且fiecld-value的个数较少时,Redis采用ziplist用于存储,否则使用散列表。之后,总结了Redis的使用方便,整合这两种结构后对外提供的统一接口。最后,详细讲解了Redis是如何利用上述整合接口实现散列相关命令的。

    第13章,本章讲述Redis 中列表的命令实现,列表帐层的数据结构采用的是quicklist。本章首先

    介绍了栈与队列的基本概念,以及如何通过push/pop实现栈与队列;其次介绍了列表阻塞

    命令的实现,通过blpop命令讲解了客户端阻塞流程,以及解除客户端阻塞流程,该流程还

    是比较复杂的,需要读者认真学习梳理;最后介绍了一些常见的列表操作和查询的命令。

    第14章,本章介绍了Redis 中集合的各项命令,命令包含了单集合的操作和多集合间的运算。从源码中我们可以看到,集合底层基于dict和 intset两基本数据结构,操作大多分情况讨论,插入和删除的效率也依赖dict与intset。学习集合命令源码时不妨结合第5章和第6章的数据结构学习。

    第15章,本章主要讲解了有序集合相关的命令,有序集合根据元素大小,底层实现分为两种,一种是ziplist,另一种是dict和skiplist。基于这3种数据结构,分析了有序集合的基本操作,批量操作和集合的运算。希望能帮助读者了解和掌握有序集合相关的命令与原理。

    第16章,本节首先介绍了geohash算法的发展史,之后详细讲解了Redis中 GEO相关命令的实现。在介绍Redis GEO相关命令实现的过程中,也讲解了其中精彩的位操作算法,希望能够给读者一定的启发。

    第17章,第一节讨论了基数计数算法的演进,对从最开始的LC算法到LLC算法,再到HLL算法进行了简单讨论。LC算法在基数较小时比较准确,LLC在基数较大时有优势,而AC是LC和LLC两者的简单结合,HLL则是在LLC基础上进行多项优化改进。第二2节讲解了Redis 的HLL算法实现,第三节讲解了HypcrLogLog命令的实现。

    第18章,本章讲解了Stream相关的命令的源码实现,限于篇幅,有些命令的实现只做了整体性概要介绍,若想深入了解命令,可自动查看Redis 5.0的源码。

    第19章,本章介绍了事务、发布-订阅、Lua脚本在Redis中的实现。事物和Lua脚本都可以实现原子性,但Lua脚本的功能更加强大;发布订阅功能也可以使用Redis 5.0中新引入的Stream实现,具体可以参考本书Strcam章节的介绍。

    通过本章,大家可以对Redis中的事务、发布订阅及Lua脚本有更深的了解,从而能够更好地应用到实践之中。

    第三篇,第20章~第22章

    第20章,本章介绍了Redis实现持久化的两种方式,RDB和AOF。首先介绍了RDB的实现方法及RDB文件的具体格式,并通过一个实例进行RDB文件的解析。其次介绍了AOF的实现方法及AOF重写的实现。通过比较AOF和RDB各自的优缺点,最后介绍了Redis混合持久化的实现。

    通过本章学习,我们能够了解Redis持久化实现的原理,并依据实际情况对数据安全性和性能做取舍,合理配置Redis持久化参数。

    第21章,本章首先介绍了主从复制的功能实现,从中可以学习到Redis针对主从复制的优化设计思路。在介绍主从复制源码实现时,先介绍了其主要数据变量的定义,最后详细介绍了主从复制的主要7个流程的实现。相信通过文章的学习,读者对主从复制应该有了较为深刻的理解。

    第22章,本章首先引出集群需要解决的几个问题,然后具体介绍Redis集群如何解决这些问题。重点介绍了Redis集群中如何实现主从切换,副本漂移的背景及原理,分片迁移的具体思路。最后详细描述了Redis 集群间通信的9种数据包格式。

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