數(shù)據(jù)庫(kù)

本章將對(duì) Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行討論。

除了說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)是如何儲(chǔ)存數(shù)據(jù)對(duì)象之外，本章還會(huì)討論鍵的過(guò)期信息是如何保存，而 Redis 又是如何刪除過(guò)期鍵的。

數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)

Redis 中的每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，都由一個(gè) redis.h/redisDb 結(jié)構(gòu)表示：

typedef struct redisDb {

    // 保存著數(shù)據(jù)庫(kù)以整數(shù)表示的號(hào)碼
    int id;

    // 保存著數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鍵值對(duì)數(shù)據(jù)
    // 這個(gè)屬性也被稱(chēng)為鍵空間（key space）
    dict *dict;

    // 保存著鍵的過(guò)期信息
    dict *expires;

    // 實(shí)現(xiàn)列表阻塞原語(yǔ)，如 BLPOP
    // 在列表類(lèi)型一章有詳細(xì)的討論
    dict *blocking_keys;
    dict *ready_keys;

    // 用于實(shí)現(xiàn) WATCH 命令
    // 在事務(wù)章節(jié)有詳細(xì)的討論
    dict *watched_keys;

} redisDb;

下文將詳細(xì)討論 id 、 dict 和 expires 三個(gè)屬性，以及針對(duì)這三個(gè)屬性所執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

數(shù)據(jù)庫(kù)的切換

redisDb 結(jié)構(gòu)的 id 域保存著數(shù)據(jù)庫(kù)的號(hào)碼。

這個(gè)號(hào)碼很容易讓人將它和切換數(shù)據(jù)庫(kù)的 SELECT 命令聯(lián)系在一起，但是，實(shí)際上，id 屬性并不是用來(lái)實(shí)現(xiàn) SELECT 命令，而是給 Redis 內(nèi)部程序使用的。

當(dāng) Redis 服務(wù)器初始化時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建出 redis.h/REDIS_DEFAULT_DBNUM 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將所有數(shù)據(jù)庫(kù)保存到 redis.h/redisServer.db 數(shù)組中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的 id 為從 0 到 REDIS_DEFAULT_DBNUM - 1 的值。

當(dāng)執(zhí)行 SELECT number 命令時(shí)，程序直接使用 redisServer.db[number] 來(lái)切換數(shù)據(jù)庫(kù)。

但是，一些內(nèi)部程序，比如 AOF 程序、復(fù)制程序和 RDB 程序，需要知道當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的號(hào)碼，如果沒(méi)有 id 域的話，程序就只能在當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)庫(kù)的指針，和 redisServer.db 數(shù)組中所有數(shù)據(jù)庫(kù)的指針進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)弄清楚自己正在使用的是那個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

以下偽代碼描述了這個(gè)對(duì)比過(guò)程：

def PSEUDO_GET_CURRENT_DB_NUMBER(current_db_pointer):
    i = 0
    for db_pointer in redisServer.db:
        if db_pointer == current_db_pointer:
            break
        i += 1
    return i

有了 id 域的話，程序就可以通過(guò)讀取 id 域來(lái)了解自己正在使用的是哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就不用對(duì)比指針那么麻煩了。

數(shù)據(jù)庫(kù)鍵空間

因?yàn)?Redis 是一個(gè)鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)（key-value pairs database），所以它的數(shù)據(jù)庫(kù)本身也是一個(gè)字典（俗稱(chēng) key space）：

• 字典的鍵是一個(gè)字符串對(duì)象。
• 字典的值則可以是包括字符串、列表、哈希表、集合或有序集在內(nèi)的任意一種 Redis 類(lèi)型對(duì)象。

在 redisDb 結(jié)構(gòu)的 dict 屬性中，保存著數(shù)據(jù)庫(kù)的所有鍵值對(duì)數(shù)據(jù)。

下圖展示了一個(gè)包含 number 、 book 、 message 三個(gè)鍵的數(shù)據(jù)庫(kù) ——其中 number 鍵是一個(gè)列表，列表中包含三個(gè)整數(shù)值；book 鍵是一個(gè)哈希表，表中包含三個(gè)鍵值對(duì)；而 message 鍵則指向另一個(gè)字符串：