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服务器中的数据库

struct redisServer {
  	// 一个数组，保存着服务器中的所有数据库
    redisDb *db;
    
    // 服务器的数据库数量
    // 值由服务器配置的database选项决定，默认情况下是16个数据库
    int dbnum;
};

切换数据库

默认情况下，redis客户端的目标数据库为0号数据库，可以通过

SELECT

命令来切换数据库

redis> SET msg "hello world"
OK

redis> GET msg
"hello world"

redis> SELECT 2
OK

redis[2]> GET msg
(nil)

客户端状态

redisClient

结构的db属性记录了客户端当前的目标数据库，这是属性是一个指向

redisDb

结构的指针

typedef struct redisClient {
    // 记录客户端当前正在使用的数据库
    redisDb *db;
} redisClient;

通过修改

redisClient.db

指针，可以实现数据库的切换，即

SELECT

命令的实现

数据库键空间


redisDb

结构的dict字典保存了数据库中所有键值对

typedef struct redisDb {
    dict *dict;
}

键空间和用户所见的数据库是直接对应的：

• 键空间的键也就是数据库的键， 每个键都是一个
  
  字符串对象。
  
• 键空间的值也就是数据库的值， 每个值可以是字符串对象、列表对象、哈希表对象、集合对象和有序集合对象在内的任意一种 Redis 对象。

添加新键

添加一个新键值对到数据库，实际上就是将一个新键值对添加到键空间字典里面

删除键

删除数据库中的一个键，实际上就是在键空间里面删除键所对应的键值对对象

DEL key [...]

其他键空间操作


FLUSHDB

：清空整个数据库


RANDOMKEY

：随机返回一个键


DBSIZE

：数据库键数量

读写键空间时的维护操作

• 在读取一个键之后（读操作和写操作都要对键进行读取）， 服务器会根据键是否存在， 以此来更新服务器的键空间命中（hit）次数或键空间不命中（miss）次数， 这两个值可以在 INFO stats 命令的
  
keyspace_hits

  属性和
  
keyspace_misses

  属性中查看。
• 在读取一个键之后， 服务器会更新键的 LRU （最后一次使用）时间， 这个值可以用于计算键的闲置时间， 使用命令 OBJECT idletime 命令可以查看键
  
key

  的闲置时间。
• 如果服务器在读取一个键时， 发现该键已经过期， 那么服务器会先删除这个过期键， 然后才执行余下的其他操作。
• 如果有客户端使用 WATCH 命令监视了某个键， 那么服务器在对被监视的键进行修改之后， 会将这个键标记为脏（dirty）， 从而让事务程序注意到这个键已经被修改过。
• 服务器每次修改一个键之后， 都会对脏（dirty）键计数器的值增一， 这个计数器会触发服务器的持久化以及复制操作执行。
• 如果服务器开启了数据库通知功能， 那么在对键进行修改之后， 服务器将按配置发送相应的数据库通知。

设置键的生存时间或过期时间


EXPIRE

：设置生存时间，单位：秒。

EXPIRE <key> <ttl>


SET key value
// 五秒的生存时间
EXPIRE key 5


PEXPIRE

：设置生存时间，单位：毫秒。

PEXPIRE <key> <ttl>



EXPIREAT

：设置过期时间，单位秒（时间戳）

EXPIREAT <key> <timestamp>



PEXPIREAT

：设置过期时间，单位毫秒。

PEXPIREAT <key> <timestamp>


上面四个命令最后都是使用

PEXPIREAT

命令来实现的


TTL

：接受一个带有生存时间的键，返回这个键的剩余生存时间


PTTL

：接受一个带有过期时间的键，返回这个键的剩余生存时间

保存过期时间

redisDb结构的

expires

字典保存了数据库中所有键的过期时间

• 过期字典的键是一个指针，指向键空间中某个键对象。
• 过期字典的值是一个long long类型的整数，即过期时间，是一个毫秒精度的UNIX时间戳

typedef struct redisDb {
    // 过期字典，保存键的过期时间
    dict *expires;
} redisDb;

移除过期时间


PERSIST <key>


过期键的判定

通过过期字典，检查以下步骤

1. 判断键是否在过期字典中，如果存在则返回过期时间
2. 判断当前UNIX时间戳是否大于键的过期时间，如果是，那么键已经过期

过期键删除策略

定时删除

在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作

1. 对内存友好，尽快释放过期键占用的内存
2. 对CPU不友好，特别在过期键比较多的情况下

惰性删除

每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键，如果没过期，就返回该键

1. 对CPU友好
2. 对内存不友好，特别是有很多过期键但又没有访问的时候

定期删除

每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。

最主要的是合理地设置删除操作的执行时长和执行频率

Redis的过期键删除策略

惰性删除策略的实现

过期键的惰性删除策略由

db.c/expireIfNeeded

函数实现，所有读写数据库的Redis命令在执行之前都会调用该函数对输入键进行检查：

参考：Redis设计与实现