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Redis是一種內存緩存數據庫，使用鍵值對存儲數據。它采用了C語言編寫，具有高性能和可靠性。
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在這篇文章中，我們將深入淺出地剖析Redis的結構源碼，以便更好地理解其內部運作原理。
一、Redis的數據結構
Redis有5種基本數據類型：
1.字符串（String）：最基本的數據類型，用來存儲二進制數據，如圖片、視頻等。
2.散列（Hash）：用來存儲鍵值對集合，其中鍵和值都是字符串類型。
3.列表（List）：用來存儲一串字符串，按照插入順序排序，支持從列表兩端彈出元素、從指定位置插入元素等操作。
4.集合（Set）：用來存儲一組唯一的字符串，支持交、并、差、隨機抽取元素等操作。
5.有序集合（Sorted Set）：與集合類似，但是其中的元素都有一個權重，可以按照權重排序。支持按照權重區(qū)間獲取元素等操作。
在Redis中，每個數據類型都有對應的結構體，如下所示：
“`c
// 字符串結構體
typedef struct redisObject {
// 類型
unsigned type:4;
// 編碼類型
unsigned encoding:4;
// 引用計數
unsigned lru:LRU_BITS;
int refcount;
// 指向實際值，類型為void指針，需要轉換
void *ptr;
} robj;
// 散列結構體
typedef struct hashType {
dict *dict;
void *(*hashFunction)(const void *key);
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
} hashType;
// 列表結構體
typedef struct listType {
void *(*dup)(void *ptr);
void (*free)(void *ptr);
void (*match)(void *a, void *b);
} listType;
// 集合結構體
typedef struct setType {
dict *dict;
int encoding;
} setType;
// 有序集合結構體
typedef struct zset {
zskiplist *zsl;
dict *dict;
} zset;
通過這些結構體，我們可以發(fā)現Redis維護的一些重要變量，如引用計數、類型、編碼類型、字典（用于存儲鍵值對）等。
二、Redis的內存分配
在Redis中，我們不能直接使用malloc等內存分配函數來分配內存，因為它們的效率較低，而且還可能導致內存碎片。Redis通過自己的內存分配器來優(yōu)化內存分配和管理。
Redis的內存分配器使用了一些高級技巧，如動態(tài)內存池、雙向鏈表、內存對齊等。Redis內存分配器的核心數據結構如下：
```c
typedef struct mm_hdr {
// 前驅塊與后繼塊指針，組成一個雙向鏈表
struct mm_hdr *prev;
struct mm_hdr *next;
// 已分配內存大小，包括當前塊頭部與數據部分
size_t size;
// 某些狀態(tài)位
unsigned mm_bit:1; // 由munmap釋放內存的標記
unsigned pre_bit:1; // 前驅塊是否被占用
} mem_hdr;
typedef struct mm_pool {
// 當前內存池的頭部
mem_hdr *hdr;
// 下一個可用內存池
struct mm_pool *next;
// 內存池大小
size_t size;
// 當前使用字節(jié)數
size_t used;
} mem_pool;
三、Redis的持久化存儲
Redis通過兩種方式實現數據的持久化存儲，即RDB（Redis Database文件）和AOF（Append Only File）。
1.RDB
RDB是一個二進制文件，里面存儲著Redis數據庫的所有鍵值對。通過RDB，我們可以將Redis數據庫的快照保存到硬盤上。RDB格式定義了一系列靜態(tài)字符串，用于表示不同數據類型的鍵值對，如下所示：
“`c
#define RDB_TYPE_STRING 0
#define RDB_TYPE_LIST 1
#define RDB_TYPE_SET 2
#define RDB_TYPE_ZSET 3
#define RDB_TYPE_HASH 4
#define RDB_TYPE_HASH_ZIPMAP 9
#define RDB_TYPE_LIST_ZIPLIST 10
#define RDB_TYPE_SET_INTSET 11
#define RDB_TYPE_ZSET_ZIPLIST 12
#define RDB_TYPE_HASH_ZIPLIST 13
其中，類型為0-4和12-13的數據類型存儲在一個字典里，類型為1-2和9-11的數據類型則存儲在快速列表中。
2.AOF
AOF，即Append Only File，是Redis使用的另一種持久化存儲方式。當Redis執(zhí)行一條寫命令時，它會將該命令追加到AOF文件的末尾。當Redis需要恢復之前的狀態(tài)時，它只需要重新執(zhí)行AOF文件中的命令即可。
AOF文件的格式可以分為4種類型：SET、DEL、EXPIRE和EXPIREAT。SET和DEL表示設置和刪除鍵值對，EXPIRE和EXPIREAT表示設置鍵的過期時間。
四、Redis的事務管理
Redis通過MULTI、EXEC、WATCH、DISCARD等命令來支持事務。它使用基于樂觀鎖的并發(fā)控制機制來實現事務管理。
當用戶發(fā)起MULTI命令時，Redis會將這些命令存儲到一個隊列中，直到用戶發(fā)起EXEC命令時才會真正執(zhí)行。為了避免不同客戶端之間的競爭，Redis引入了WATCH命令。當一個客戶端開始執(zhí)行事務時，它會在需要監(jiān)視的鍵上執(zhí)行WATCH命令。之后，如果有其他客戶端對這個鍵進行了修改，那么執(zhí)行事務的客戶端將拋出一個異常，終止事務的執(zhí)行。
五、總結
本文重點講解了Redis的數據結構、內存分配、持久化存儲和事務管理。通過深入淺出的方式，讓讀者更好地理解了Redis內部的運作原理。如果您對Redis還不太熟悉，建議多寫一些Redis相關的小項目，從實踐中加深理解。
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網站欄目：深入淺出剖析Redis結構源碼（redis結構源碼）
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