redis 源码学习（核心数据结构剖析）

redis是个key, value数据库，是个内存数据库。目前是个互联网公司的架构标配。

支持的数据对象有string, list, set, zest和hash object。

数据结构：

数据库的核心结构是dict（实现是使用hashmap）：

key: string

value: string或者list或者set或者zest或者hash object。

dict数据结构定义：

typedef struct dictht {

    // 哈希表数组
    dictEntry **table;

    // 哈希表大小
    unsigned long size;

    // 哈希表大小掩码，用于计算索引值
    // 总是等于 size - 1
    unsigned long sizemask;

    // 该哈希表已有节点的数量
    unsigned long used;

} dictht;

table是个哈希表数组，每个元素是个dictEntry（哈希节点）指针，dictEntry的定义如下：

typedef struct dictEntry {

    // 键
    void *key;

    // 值
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    } v;

    // 指向下个哈希表节点，形成链表
    struct dictEntry *next;

} dictEntry;

其中，key是哈希表的键， value是val指向的对象（ string, list, set, zest和hash object），或者是64位无符号的整形，或者64位有符号的整形， next是指向下个哈希节点的指针。

数据结构图表示如下：

数据库：

上面介绍了数据库的核心数据结构，现在从数据库的服务启动角度剖析下。

启动的入口main函数：

int main(int argc, char **argv) {

	//...

	//初始化服务
	initServer();

	//...

}

initServer函数：

void initServer(){
    //...

    /* Create the Redis databases, and initialize other internal state. */
    // 创建并初始化数据库结构
    for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
        server.db[j].dict = dictCreate(&dbDictType,NULL);
        server.db[j].expires = dictCreate(&keyptrDictType,NULL);
        server.db[j].blocking_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        server.db[j].ready_keys = dictCreate(&setDictType,NULL);
        server.db[j].watched_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        server.db[j].eviction_pool = evictionPoolAlloc();
        server.db[j].id = j;
        server.db[j].avg_ttl = 0;
    }

    //...
}

其中： struct reidsServer server;//server对象的定义。

redisServer结构：

struct redisServer {
	// …

	// redis数据库数组
	redisDb *db;
        // 数据库的数量
        int dbnum;

	//...
}

一个redisServer可以定义dbnum个数据库，在使用的过程中可以切换，使用select命令，比如：select 0, select 1。。。

redisDb的数据结构：

/* Redis database representation. There are multiple databases identified
 * by integers from 0 (the default database) up to the max configured
 * database. The database number is the 'id' field in the structure. */
typedef struct redisDb {
// 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对
    dict *dict;                 /* The keyspace for this DB */
// 键的过期时间，字典的键为键，字典的值为过期事件 UNIX 时间戳
    dict *expires;              /* Timeout of keys with a timeout set */
// 正处于阻塞状态的键
    dict *blocking_keys;        /* Keys with clients waiting for data (BLPOP) */
// 可以解除阻塞的键
    dict *ready_keys;           /* Blocked keys that received a PUSH */
// 正在被 WATCH 命令监视的键
    dict *watched_keys;         /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
struct evictionPoolEntry *eviction_pool;    /* Eviction pool of keys */
// 数据库号码
int id;                     /* Database ID */
// 数据库的键的平均 TTL ，统计信息
long long avg_ttl;          /* Average TTL, just for stats */
} redisDb;

可以看出核心就是个哈希表dict。