单机数据库的实现

所有数据库都保存在服务器状态redis.h/redisServer结构的db数组（每个项都是redisDb结构，每个redisDb结构都代表一个数据库）中，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，默认的值是16。 每个redis客户端有自己的目标数据库，可以通过SELECT命令来切换当前数据库。 客户端没有返回当前数据库 单机数据库的实现主要涉及了Redis数据库的基本结构、数据库切换、键空间操作、键的生存时间设置、过期键的删除策略以及相关的持久化、复制和数据库通知功能。以下是这些知识点的详细说明： 1. **数据库结构**： Redis中的数据库存储在`redis.h/redisServer`结构的`db`数组中，每个`redisDb`结构代表一个数据库。在服务器启动时，根据`dbnum`属性创建相应数量的数据库，这个属性默认为16，可以通过配置文件的`database`选项来设置。 2. **切换数据库**： 客户端可以通过`SELECT`命令切换目标数据库，但没有返回当前数据库号的命令。在执行可能影响全局操作的命令前，通常会先用`SELECT`切换到特定数据库。 3. **键空间操作**： `redisDb`结构中的`dict`字典保存了键值对，构成了键空间。大多数数据库操作如添加、删除、更新键，获取键值，清空数据库，随机返回键，返回键数量，判断键是否存在，重命名键，查找键等，都是通过操作键空间完成的。这些操作会维护键空间的命中率、LRU信息，以及过期键和被监视的键的状态。 4. **键的生存时间和过期时间**： 使用`EXPIRE`, `PEXPIRE`, `EXPIREAT`, `PEXPIREAT`和`TTL`, `PTTL`命令设置键的生存时间。过期时间存储在`redisDb`的`expires`字典中，键是键的指针，值是毫秒级的过期时间戳。过期键的检测通过`is_expired(key)`函数实现。 5. **过期键的删除策略**： Redis采用惰性删除（仅在访问时检查并删除过期键）和定期删除（周期性扫描检查过期键）两种策略。具体实现函数包括`db.c/expireIfNeeded`和`redis.c/activeExpireCycle`。 6. **RDB和AOF持久化**： - RDB持久化通过`SAVE`（阻塞）和`BGSAVE`（后台子进程）将内存状态保存到磁盘，防止数据丢失。RDB文件生成时不会包含过期键。 - AOF（Append Only File）持久化记录每次写操作，保证数据完整性。AOF重写时也会检查并删除过期键。 - 在复制过程中，主服务器负责删除过期键，并同步给从服务器。 7. **数据库通知**： 可以通过`redis.conf/notify-keyspace-events`配置开启数据库通知。键空间通知和键事件通知分别通过以`keyspace`和`keyevent`为前缀的频道发送。`notifyKeyspaceEvent`函数负责生成通知。 8. **持久化与复制的交互**： - 手动或定时执行RDB保存不会受复制影响，而AOF重写可能被延迟。 - 从服务器的过期键删除由主服务器控制，确保数据一致性。 单机数据库的实现涉及到Redis内部数据结构、数据库操作、过期键管理、持久化策略以及复制和通知机制等多个方面，这些都是保障Redis作为内存数据库高效、可靠运行的关键要素。