Redis 设计与实现 1：数据库 redisDb

服务器中的数据库

Redis 服务器将绝大部分的信息都保存在

server.h/redisServer

。redis 的数据是保存在

redisServer

中的

redisDb

结构中。

struct redisServer {
// ...
redisDb *db; // 数据库列表
// ...
int dbnum;   // 数据库数量
// ...
}

• db

  中每个redisDb结构代表一个数据库。
• 在初始化服务器时，程序会根据服务器状态的

  dbnum

  属性来决定应该创建多少个数据库。

• dbnum

  属性的值由服务器配置的

  database

  选项决定，默认情况下，该选项的值为16，所以Redis服务器默认会创建16个数据库。

数据库键空间

Redis 是一个键值对数据库服务器，服务器中的每个数据库都由一个

server.h/redisDb

结构表示.
其中，

redisDb

的

dict

字典属性保存了数据库中的所有键值对，我们将这个字典称为键空间（key space）：

typedef struct redisDb {
dict *dict;
// ...
} redisDb;

dict 中的数据跟我们平常操作的键值对是一一对应的：

• dict 的 key 就是数据库中的 key，字符串类型
• dict 的 值 就是数据库中的 值，这个值可以是

  string

  、

  hash

  、

  zset

  、

  set

  、

  list

  中的任何一种

示例

如果我们在数据库中，执行以下命令：

redis > SET str_key str_value
OK
redis > RPUSH list_key a b c
(integer) 3

新添加的两个 key 的结构如下图所示：

从上面的示例图可以很清晰地知道 Redis 数据是如何组织的，增删改查也就是对 dict 的操作而已，此处就不详细说了。

Key 的过期时间

1. 数据结构

redisDb 中的

expires

属性保存了所有

key

的过期时间，我们姑且就称它为过期字典吧。

• 过期字典中的键，是一个指针，指向了真实数据的

  key

  ，不会浪费空间多保存一次
• 过期字典中的值，存的是具体的过期时间点，精确到毫秒的时间戳

typedef struct redisDb {
// ...
// 保存了所有 key 的过期时间
dict *expires;
// ...
} redisDb;

命令

TTL

、

PTTL

都是去查这个过期字典的过期时间，然后减去当前时间，得到的就是剩余的时间啦。

2. 过期 key 的删除策略

一个 key 过期时间到了之后，是如何进行删除的呢？Redis 使用了一下两种策略：惰性删除、定期删除

惰性删除

惰性删除策略指的是：key 在过期之后，没有立即删除，而是在读写 key 的时候，才对过期的 key 进行删除。
代码实现在

db.c/expireIfNeeded

方法中。所有 key 的读写之前，都会先调用

expireIfNeeded

对 key 进行检查，如果已过期，则删除。

定期删除

定期删除策略指的是：Redis 每隔一段时间，随机从数据库中取出一定量的 key 进行检查，如果已过期，则进行删除。
代码实现在

expire.c/activeExpireCycle

方法中。

本文的分析没有特殊说明都是基于 Redis 6.0 版本源码
redis 6.0 源码：https://github.com/redis/redis/tree/6.0