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Redis数据库[数据库教程]

Redis数据库

Redis将数据库结构保存在RedisServer数据结构中的db数组中，数组大小由RedisServer结构中的dbnum决定，dbnum的默认大小为16。结构如下：

class RedisServer {
    
    int dbnum;
    
    RedisDb[] db;
}

而对于客户端而言，会选择一个指定的数据库，可以通过select命令来切换数据库，目标数据库保存在redis客户端数据结构RedisClient的db指针中。

class RedisClient {
    RedisDb db;
}

RedisDb

Redis是一个K-V数据库，RedisDb中的dict字典保存了数据库中的所有键值对，这个字典被称作键空间。键空间的key是Redis字符串对象，value是RedisObject对象。此外还有expire字典保存了键空间中所有键的过期时间，expire的key是键空间中的key，value是保存的过期时间。

class RedisDb {
    // 键空间
	Dict dict;
    // 键空间设置了过期时间的键的过期时间
    Dict expire;
}

当使用Redis命令对数据库进行读写时，会进行一些额外操作

更新命中和不命中次数，通过Info status命令的keyspace_hits和keyspace_miss查看。
更新键的LRU时间，即ReidisObject的lru属性。
读取时发现键过期，会先删除这个过期键
若有客户端对该键使用watch命令并且服务端是写操作会标记键为脏（dirty），以便提示watch该键的客户端。每进行一次修改脏计数器会加一，这个计数器会触发持久化操作

通过pexpireat命令可以设置对Key过期时间（此外还有expire、expireat、pexpire命令，但底层实现都是pexpireat），过期时间由expire属性保存，通过过期时间和当前时间对比，可以判断键是否过期。此外，可以使用persist命令来移除键的过期时间。

过期键的删除策略

过期键一共由以下三种删除策略，其中第一种为被动删除策略，另外两种是主动删除策略。

惰性删除。即只在获取键值的时候检查是过期，如果过期则删除键。优点是CPU友好，但因为过期键不访问一直存在原因浪费内存。
定时删除。设置键过期的时候，创建计时器（timer），让定时器来执行删除。优点是及时快速，缺点是删除时会消耗CPU资源，对大量过期加上大量访问不友好，减少了吞吐量。
定期删除。每隔一段时间删除过期键，删除多少和检查几个数据库由算法决定。上面两种方案的折中策略，需谨慎设置执行策略。

AOF和RDB对过期键的处理：

RDB：生成RDB文件时，过期Key不会被持久化到RDB文件中。读取RDB文件时，主服务器会对RDB文件中的过期Key进行检查，如果Key过期将不被载入，从服务器则全部载入不进行检查，当主从同步时，已删除的键将被同步。
AOF：AOF写入时，已过期的但没有删除的不会对AOF产生任何影响，只有当键被删除了，才会显式的追加Key的Del命令。AOF重写时会对过期键进行检查。
复制：主服务器删除后会向从服务器发送Del命令同步键被删除。从服务器接受到客户端命令时，即使键已过期也会当作没过期处理。