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Redis是一款高效、快速、內(nèi)存存儲(chǔ)的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)，被廣泛用于緩存、消息隊(duì)列、實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器等領(lǐng)域。作為一名程序員，我們不僅要會(huì)使用Redis，還應(yīng)該掌握它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，了解深層次的原理和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。在本文中，我們將對(duì)Redis的源碼進(jìn)行分析，揭示Redis內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)原理和C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。
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Redis的源碼結(jié)構(gòu)
Redis的源碼結(jié)構(gòu)非常清晰，整個(gè)庫(kù)被分為十幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊都實(shí)現(xiàn)了特定的功能。以下是Redis源碼的目錄結(jié)構(gòu)：
├── anet.c // Redis網(wǎng)絡(luò)庫(kù)實(shí)現(xiàn)
├── bio.c // Redis的阻塞式I/O庫(kù)
├── bitops.c // Redis的位操作庫(kù)
├── cluster.c // Redis的集群庫(kù)
├── config.c // Redis的配置庫(kù)
├── crc16.c // Redis的CRC16校驗(yàn)庫(kù)
├── db.c // Redis的鍵值存儲(chǔ)庫(kù)
├── debug.c // Redis的調(diào)試庫(kù)
├── endianconv.c // Redis的字節(jié)序轉(zhuǎn)換庫(kù)
├── evict.c // Redis的內(nèi)存淘汰庫(kù)
├── geo.c // Redis的地理位置庫(kù)
├── hyperloglog.c // Redis的HyperLogLog庫(kù)
├── latency.c // Redis的延遲監(jiān)視器工具庫(kù)
├── limits.c // Redis的限制器庫(kù)
├── lzf_c.c // Redis的LZF壓縮庫(kù)
├── lzf_d.c // Redis的LZF解壓縮庫(kù)
├── memtest.c // Redis的內(nèi)存測(cè)試庫(kù)
├── module.c // Redis的模塊庫(kù)
├── networking.c // Redis的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)
├── notify.c // Redis的事件通知庫(kù)
├── object.c // Redis的對(duì)象庫(kù)
├── pqsort.c // Redis的快速排序庫(kù)
├── pubsub.c // Redis的發(fā)布訂閱模塊
├── quicklist.c // Redis的快速列表庫(kù)
├── rand.c // Redis的偽隨機(jī)數(shù)生成器庫(kù)
├── rax.c // Redis的RADIX樹(shù)實(shí)現(xiàn)
├── redis.c // Redis的入口文件
├── release.c // Redis的版本庫(kù)
├── replication.c // Redis的主從復(fù)制庫(kù)
├── scripting.c // Redis的腳本語(yǔ)言庫(kù)
├── sentinel.c // Redis的哨兵庫(kù)
├── sha1.c // Redis的SHA1庫(kù)
├── siphash.c // Redis的Siphash庫(kù)
├── slowlog.c // Redis的慢查詢?nèi)罩編?kù)
├── sparkline.c // Redis的Sparkline生成庫(kù)
├── syncio.c // Redis的同步I/O庫(kù)
├── t_hash.c // Redis的哈希表測(cè)試庫(kù)
├── t_list.c // Redis的列表測(cè)試庫(kù)
├── t_set.c // Redis的集合測(cè)試庫(kù)
├── t_string.c // Redis的字符串測(cè)試庫(kù)
├── t_zset.c // Redis的有序集合測(cè)試庫(kù)
├── util.c // Redis的工具庫(kù)
└── ziplist.c // Redis的壓縮列表庫(kù)
如上所示，Redis的源碼中包含了許多有用的模塊，這些模塊實(shí)現(xiàn)了Redis的核心功能，比如網(wǎng)絡(luò)庫(kù)、對(duì)象庫(kù)、鍵值存儲(chǔ)庫(kù)等等。這些模塊都是由C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，因此如果你想深入了解Redis的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，你就需要對(duì)C語(yǔ)言有相當(dāng)?shù)氖煜こ潭取?/p>
Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Redis內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常豐富，不同的模塊使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不盡相同。以下是Redis中使用的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
– 哈希表：Redis中最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，以key-value的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在O(1)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行插入、修改、查找等操作。
– 有序集合：類似于普通的哈希表，但是在插入數(shù)據(jù)時(shí)需要保持順序，可用于排行榜、計(jì)數(shù)器等場(chǎng)合。
– 壓縮列表：用于存儲(chǔ)列表類型的數(shù)據(jù)，壓縮列表可以節(jié)省內(nèi)存空間，并且支持快速的插入、刪除操作。
– 字符串：Redis中用來(lái)存儲(chǔ)字符串類型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，支持基本的字符串操作。
– RADIX樹(shù)：一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常常用來(lái)實(shí)現(xiàn)類似字典樹(shù)一樣的鍵-值存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
以上只是Redis使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果你想了解更加詳細(xì)的Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以參考Redis官方文檔。
Redis的內(nèi)存模型
Redis使用內(nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因此內(nèi)存模型對(duì)于Redis的性能至關(guān)重要。以下是Redis的內(nèi)存模型：
– 數(shù)據(jù)庫(kù)：Redis支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都是一個(gè)key-value存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以獨(dú)立維護(hù)。
– 緩存LRU：Redis中的內(nèi)存緩存采用最近最少使用算法（LRU），使用Redis的過(guò)程中，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)從內(nèi)存中回收，以保證內(nèi)存占用率不會(huì)過(guò)高。
– 垃圾回收：Redis使用現(xiàn)代的垃圾收集算法來(lái)自動(dòng)回收不需要的對(duì)象和內(nèi)存空間，避免了手動(dòng)管理內(nèi)存所帶來(lái)的一些問(wèn)題。
– 惰性操作：大部分操作都是懶惰的，只有在必須進(jìn)行時(shí)才會(huì)進(jìn)行。因此，Redis不僅內(nèi)存占用率低，而且運(yùn)行速度相對(duì)較快。
Redis源碼分析
以上是Redis的基本架構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。下面我們將通過(guò)代碼來(lái)深入探究Redis的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。
– Redis的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)源碼
Redis的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了Redis與客戶端之間的交互。在Redis源碼中，網(wǎng)絡(luò)庫(kù)代碼位于`/src/anet.c`文件中。
anet.c文件中定義了許多與網(wǎng)絡(luò)操作相關(guān)的函數(shù)，包括創(chuàng)建Socket、綁定Socket、監(jiān)聽(tīng)Socket、讀寫(xiě)Socket等函數(shù)。其中，最重要的函數(shù)是`anetTcpAccept`，用于接受客戶端的連接請(qǐng)求，并返回已連接的Socket文件描述符。
以下是`anetTcpAccept`函數(shù)的代碼：
“`C
int anetTcpAccept(char *err, int serversock, char *ip, size_t ip_len, int *port) {
int fd;
struct sockaddr_storage sa;
unsigned int sa_len;
while(1) {
sa_len = sizeof(sa);
fd = accept(serversock, (struct sockaddr*)&sa, &sa_len);
if (fd == -1) {
if (errno == EINTR)
continue;
else {
anetSetError(err, “accept: %s”, strerror(errno));
return -1;
}
}
break;
}
如上所示，該函數(shù)在死循環(huán)中等待客戶端連接請(qǐng)求，一旦收到連接請(qǐng)求，就會(huì)調(diào)用操作系統(tǒng)接口`accept`來(lái)接收請(qǐng)求，并返回連接的Socket文件描述符。
- Redis的對(duì)象庫(kù)源碼
Redis的對(duì)象庫(kù)實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)類型和類型轉(zhuǎn)換函數(shù)。在Redis源碼中，對(duì)象庫(kù)代碼位于`/src/object.c`文件中。
Redis的對(duì)象庫(kù)實(shí)現(xiàn)了八種不同的對(duì)象類型，包括字符串、列表、哈希表、集合、有序集合、流、模塊，以及一個(gè)空對(duì)象（NULL）。對(duì)象庫(kù)中定義了操作對(duì)象的相關(guān)函數(shù)，包括對(duì)象的復(fù)制、比較、打印等函數(shù)。
以下是`redisObject`類型的定義：
```C
typedef struct redisObject {
unsigned type:4;
unsigned encoding:4;
unsigned lru:LRU_BITS;
int refcount;
void *ptr;
} robj;
`redisObject`類型包含了Redis對(duì)象的基本特征，
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網(wǎng)站名稱：籍Redis源碼解析C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)（redis源碼相關(guān)的書(shū)）
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