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研究Redis服務(wù)端源碼梳理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之道
Redis是一款高性能的開(kāi)源緩存和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)軟件，其快速的讀寫(xiě)性能以及優(yōu)秀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持，使得Redis在很多場(chǎng)景下得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際使用中，如果能夠深入了解Redis服務(wù)端的源碼實(shí)現(xiàn)，不僅可以更好地理解Redis的內(nèi)部機(jī)制，還可以更好地進(jìn)行服務(wù)端的性能優(yōu)化和問(wèn)題排查，因此研究redis服務(wù)端源碼是非常有意義的。
本文將以Redis4.0版本為例，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)角度，對(duì)Redis服務(wù)端的源碼進(jìn)行梳理，希望能夠?yàn)槌鯇W(xué)者提供一些參考。
Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按照實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景分為五種：字符串、哈希、列表、集合和有序集合。下面以字符串類(lèi)型為例，講解Redis服務(wù)端中如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn)。
1. Redis字符串存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
在Redis服務(wù)端中，字符串類(lèi)型的數(shù)據(jù)使用SDS（Simple Dynamic String）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，SDS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：
“`C
typedef char *sds;
struct sdshdr {
unsigned int len; //字符串長(zhǎng)度
unsigned int free; //字符串未使用空間長(zhǎng)度
char buf[]; //字符串內(nèi)容
};
可以看到，SDS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由一個(gè)頭部和字符串內(nèi)容組成。頭部包括字符串長(zhǎng)度和未使用空間長(zhǎng)度兩個(gè)字段，用于方便進(jìn)行字符串長(zhǎng)度操作和內(nèi)存重分配操作。具體而言，Redis會(huì)為字符串預(yù)留一定數(shù)量的未使用空間，當(dāng)需要對(duì)字符串進(jìn)行修改操作時(shí)，如果該字符串長(zhǎng)度未超過(guò)當(dāng)前未使用空間，直接修改字符串長(zhǎng)度即可，否則需要重新申請(qǐng)一塊內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)該字符串，然后再進(jìn)行修改。
2. Redis字符串讀寫(xiě)操作
Redis中字符串類(lèi)型的值可以通過(guò)set/get等命令進(jìn)行讀寫(xiě)，下面以set命令為例，介紹Redis服務(wù)端如何實(shí)現(xiàn)字符串類(lèi)型數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。
```C
void setCommand(client *c) {
c->argv[2] = tryObjectEncoding(c->argv[2]); //對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼
setKey(c->db,c->argv[1],c->argv[2]); //調(diào)用實(shí)際的set函數(shù)
addReply(c,shared.ok); //回復(fù)客戶端
signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_STRING,"set",c->argv[1],c->db->id);
}
setCommand函數(shù)首先對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼（如果參數(shù)可以被編碼成整數(shù)類(lèi)型則使用整數(shù)類(lèi)型存儲(chǔ)），然后調(diào)用setKey函數(shù)實(shí)際進(jìn)行鍵值對(duì)的設(shè)置操作。setKey函數(shù)定義如下：
“`C
void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val) {
int retval = dbAdd(db,key,val); //將鍵值對(duì)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中
if (retval == REDIS_OK)
incrRefCount(val);
signalModifiedKey(db,key);
}
setKey函數(shù)將鍵值對(duì)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并使用incrRefCount函數(shù)增加了值對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。這么做的原因是，Redis服務(wù)端會(huì)將值對(duì)象保存在字典結(jié)構(gòu)中（Redis使用字典結(jié)構(gòu)作為內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)鍵值對(duì)信息），在刪除鍵值對(duì)時(shí)需要對(duì)其引用計(jì)數(shù)進(jìn)行檢查，如果引用計(jì)數(shù)為0，則將該鍵值對(duì)從字典中刪除。
3. Redis字符串類(lèi)型數(shù)據(jù)的讀取操作
和寫(xiě)入操作不同，Redis字符串類(lèi)型數(shù)據(jù)的讀取操作相對(duì)簡(jiǎn)單。通過(guò)get/set命令等方式可以得到字符串類(lèi)型的值對(duì)象，此時(shí)只需要調(diào)用值對(duì)象所對(duì)應(yīng)的SDS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的buf字段即可獲得該字符串的值。
```C
void getCommand(client *c) {
robj *o;
if ((o = lookupKeyReadOrReply(c,c->argv[1],shared.nullbulk)) == NULL) return;
if (o->type != OBJ_STRING) {
addReply(c,shared.wrongtypeerr);
return;
}
addReplyBulk(c,o);
}
getCommand函數(shù)首先根據(jù)鍵名查找到鍵值對(duì)對(duì)象，并判斷該對(duì)象是否為字符串類(lèi)型，然后調(diào)用addReplyBulk函數(shù)將該字符串類(lèi)型的值回復(fù)給客戶端。
通過(guò)上述簡(jiǎn)單的源碼分析，我們可以初步了解Redis服務(wù)端是如何管理和操作字符串類(lèi)型的數(shù)據(jù)的。當(dāng)然，Redis服務(wù)端源碼遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此，還包括了很多關(guān)于字符串類(lèi)型的命令實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的序列化和反序列化等細(xì)節(jié)。但是，本文的目的僅僅是為了對(duì)Redis服務(wù)端的源碼進(jìn)行一個(gè)初步的梳理，希望大家可以通過(guò)本文的介紹進(jìn)一步探索Redis服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)原理。
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文章名稱(chēng)：研究Redis服務(wù)端源碼梳理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之道（redis服務(wù)端源碼）
標(biāo)題網(wǎng)址：http://m.5511xx.com/article/cogppsp.html
