Redis源码剖析--源码解读

架构：单机，主从，集群

应用：

1-缓存、持久化
2-订阅、发布（消息队列、消息通知）
3-分布式锁
4-分布式Session共享

Redis简介

redis全称REmote DIctionary Server，是一个由Salvatore Sanfilippo写的高性能key-value存储系统，其完全开源免费，遵守BSD协议。Redis与其他key-value缓存产品（如memcache）有以下几个特点。

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis的性能极高且拥有丰富的数据类型，同时，Redis所有操作都是原子性的，也支持对几个操作合并后原子性的执行。另外，Redis有丰富的扩展特性，它支持publish/subscribe, 通知,key 过期等等特性。

Redis更为优秀的地方在于，它的代码风格极其精简，整个源码只有23000行，很有利于阅读和赏析！还在等什么呢？Start！

如何获取Redis源码？

redis是完全开源的，其源代码可以在直接在官网上获取（目前最新版本是3.2.5）。执行以下指令：

cd ... // 这里打开你存放redis的文件夹
wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.5.tar.gz
tar zxvf redis-3.2.5.tar.gz

此时，进入解压后的redis目录下的src文件夹，redis的所有源代码都存放在此。

[root@VM_123_20_centos redis-3.2.5]# cd src/
[root@VM_123_20_centos src]# ls
Makefile      crc64.h        mkreleasehdr.sh    redis-cli.o     sort.o
Makefile.dep  crc64.o        multi.c            redis-sentinel  sparkline.c
adlist.c      db.c           multi.o            redis-server    sparkline.h
adlist.h      db.o           networking.c       redis-trib.rb   sparkline.o
adlist.o      debug.c        networking.o       redisassert.h   syncio.c
ae.c          debug.o        notify.c           release.c       syncio.o
ae.h          debugmacro.h   notify.o           release.h       t_hash.c
ae.o          dict.c         object.c           release.o       t_hash.o
ae_epoll.c    dict.h         object.o           replication.c   t_list.c
ae_evport.c   dict.o         pqsort.c           replication.o   t_list.o
ae_kqueue.c   endianconv.c   pqsort.h           rio.c           t_set.c
ae_select.c   endianconv.h   pqsort.o           rio.h           t_set.o
anet.c        endianconv.o   pubsub.c           rio.o           t_string.c
anet.h        fmacros.h      pubsub.o           scripting.c     t_string.o
anet.o        geo.c          quicklist.c        scripting.o     t_zset.c
aof.c         geo.h          quicklist.h        sds.c           t_zset.o
aof.o         geo.o          quicklist.o        sds.h           testhelp.h
asciilogo.h   help.h         rand.c             sds.o           util.c
bio.c         hyperloglog.c  rand.h             sdsalloc.h      util.h
bio.h         hyperloglog.o  rand.o             sentinel.c      util.o
bio.o         intset.c       rdb.c              sentinel.o      valgrind.sup
bitops.c      intset.h       rdb.h              server.c        version.h
bitops.o      intset.o       rdb.o              server.h        ziplist.c
blocked.c     latency.c      redis-benchmark    server.o        ziplist.h
blocked.o     latency.h      redis-benchmark.c  setproctitle.c  ziplist.o
cluster.c     latency.o      redis-benchmark.o  setproctitle.o  zipmap.c
cluster.h     lzf.h          redis-check-aof    sha1.c          zipmap.h
cluster.o     lzfP.h         redis-check-aof.c  sha1.h          zipmap.o
config.c      lzf_c.c        redis-check-aof.o  sha1.o          zmalloc.c
config.h      lzf_c.o        redis-check-rdb    slowlog.c       zmalloc.h
config.o      lzf_d.c        redis-check-rdb.c  slowlog.h       zmalloc.o
crc16.c       lzf_d.o        redis-check-rdb.o  slowlog.o
crc16.o       memtest.c      redis-cli          solarisfixes.h
crc64.c       memtest.o      redis-cli.c        sort.c

源代码结构解析

看了上面src目录下的文件，简直让人眼花缭乱。这里不得不批评以下redis的作者啊，都没有整理一下源代码，统统都放在一个文件夹下。

正所谓不打无准备的仗，拿到源码之后，我们首先要对这些文件进行一个分类，来规划一下我们的阅读顺序。这里介绍一下在网上看到的源码阅读方法（摘自redis源码解析）。

• 自底向上：从耦合关系最小的模块开始读，然后逐渐过度到关系紧密的模块。就好像写程序的测试一样，先从单元测试开始，然后才到功能测试。
• 从功能入手：通过文件名（模块名）和函数名，快速定位到一个功能的具体实现，然后追踪整个实现的运作流程，从而了解该功能的实现方式。
• 自顶向下：从程序的 main() 函数，或者某个特别大的调用者函数为入口，以深度优先或者广度优先的方式阅读它的源码。

另外，按照黄健宏老师《如何阅读 Redis 源码？》一文中介绍的redis阅读方法，基本上可以将上述文件进行合理的拆分，以便于对其进行一一攻破。

Redis源码模块

按照上图对Redis源码的模块划分，初步确定一下源码的学习路线如下：

第一阶段

阅读Redis的数据结构部分，基本位于如下文件中：

• 内存分配 zmalloc.c和zmalloc.h
• 动态字符串 sds.h和sds.c
• 双端链表 adlist.c和adlist.h
• 字典 dict.h和dict.c
• 跳跃表 server.h文件里面关于zskiplist结构和zskiplistNode结构，以及t_zset.c中所有zsl开头的函数，比如 zslCreate、zslInsert、zslDeleteNode等等。
• 日志类型 hyperloglog.c 中的 hllhdr 结构， 以及所有以 hll 开头的函数

第二阶段

熟悉Redis的内存编码结构

• 整数集合数据结构 intset.h和intset.c
• 压缩列表数据结构 ziplist.h和ziplist.c

第三阶段

熟悉Redis数据类型的实现

• 对象系统 object.c
• 字符串键 t_string.c
• 列表建 t_list.c
• 散列键 t_hash.c
• 集合键 t_set.c
• 有序集合键 t_zset.c中除 zsl 开头的函数之外的所有函数
• HyperLogLog键 hyperloglog.c中所有以pf开头的函数

第四阶段

熟悉Redis数据库的实现

• 数据库实现 redis.h文件中的redisDb结构，以及db.c文件
• 通知功能 notify.c
• RDB持久化 rdb.c
• AOF持久化 aof.c

以及一些独立功能模块的实现

• 发布和订阅 redis.h文件的pubsubPattern结构，以及pubsub.c文件
• 事务 redis.h文件的multiState结构以及multiCmd结构，multi.c文件

第五阶段

熟悉客户端和服务器端的代码实现

• 事件处理模块 ae.c/ae_epoll.c/ae_evport.c/ae_kqueue.c/ae_select.c
• 网路链接库 anet.c和networking.c
• 服务器端 redis.c
• 客户端 redis-cli.c

这个时候可以阅读下面的独立功能模块的代码实现

• lua脚本 scripting.c
• 慢查询 slowlog.c
• 监视 monitor.c

第六阶段

这一阶段主要是熟悉Redis多机部分的代码实现

• 复制功能 replication.c
• Redis Sentinel sentinel.c
• 集群 cluster.c

其他代码文件介绍

**关于测试方面的文件有： **

• memtest.c 内存检测
• redis_benchmark.c 用于redis性能测试的实现。
• redis_check_aof.c 用于更新日志检查的实现。
• redis_check_dump.c 用于本地数据库检查的实现。
• testhelp.c 一个C风格的小型测试框架。

**一些工具类的文件如下： **

• bitops.c GETBIT、SETBIT 等二进制位操作命令的实现
• debug.c 用于调试时使用
• endianconv.c 高低位转换，不同系统，高低位顺序不同
• help.h 辅助于命令的提示信息
• lzf_c.c 压缩算法系列
• lzf_d.c 压缩算法系列
• rand.c 用于产生随机数
• release.c 用于发布时使用
• sha1.c sha加密算法的实现
• util.c 通用工具方法
• crc64.c 循环冗余校验
• sort.c SORT命令的实现

**一些封装类的代码实现： **

• bio.c background I/O的意思，开启后台线程用的
• latency.c 延迟类
• migrate.c 命令迁移类，包括命令的还原迁移等
• pqsort.c 排序算法类
• rio.c redis定义的一个I/O类
• syncio.c 用于同步Socket和文件I/O操作