码解读Redis源码剖析揭秘内部实现（redis源）

Redis是一个高性能的键值存储系统，目前被广泛应用于缓存、消息队列、排行榜等领域。作为一名Redis的使用者，我们往往只关心它的功能和性能，而不必深入掌握Redis内部的实现细节。但是，如果你想成为一名专业的Redis开发者，深入掌握Redis的内部实现就是必不可少的。本文将对Redis的内部实现进行剖析，让读者从另一个维度理解Redis的基本原理和运作方式。

Redis数据结构

在Redis中，最基本的数据结构是字符串、列表、集合、哈希表和有序集合。这些数据结构分别对应了Redis中的五个命令：set、list、set、hash和zset。这些数据结构在Redis内部都是如何实现的呢？

在Redis内部，每种数据结构都有一个对应的数据结构体，用于记录数据结构的相关信息。以Redis中的字符串为例，其对应的数据结构体为：

“`c

typedef struct redisObject {

unsigned type:4;

unsigned encoding:4;

void *ptr;

…

} robj;


其中，type用于记录对象的类型，encoding用于记录对象的编码方式（比如int编码、raw编码等），ptr字段则指向对象的实际存储地址。

Redis的内存管理

在Redis内部，所有的对象都是存储在堆上的。Redis的内存管理主要有以下特点：

1. Redis所有的对象都是预先分配好的，当需要创建一个新的对象时，直接从预分配的对象池中获取即可，无需再次申请内存。

2. Redis将内存空间分为不同的大小等级，分别存储不同大小的对象，这样可以减少内部碎片。

3. Redis使用内存池管理对象内存，当需要销毁一个对象时，直接将其加入到空闲对象链表中，等待下次被再次使用。

Redis的事件驱动模型

Redis的事件驱动模型主要由以下三部分组成：文件事件、时间事件和慢查询事件。

文件事件是Redis的核心，它负责监听网络事件和文件事件，并根据事件的类型分发给对应的事件处理器。

时间事件主要用于执行定时任务，比如定时全量持久化、定时清理过期键等。

慢查询事件用于记录执行时间超过指定阈值的命令，以便后续统计和优化。

Redis的主从复制

在Redis中，主从复制是一个重要的特性。实现主从复制的基本流程如下：

1. 主节点将当前修改的命令发送给从节点。

2. 从节点接收到命令后执行，并将执行的结果返回给主节点。

3. 主节点会统计从节点的回复情况，如果从节点的回复数量达到预设阈值，则认为同步完成。

4. 如果从节点有新的数据修改，则重新开始同步。

Redis的持久化

在Redis中，有两种持久化方式：RDB和AOF。

RDB是一种快照方式的持久化，将当前Redis内存中的数据按照一定规则写入磁盘文件，以保证数据在Redis重启时不会丢失。RDB的优点是占用磁盘空间小、恢复速度快，缺点是可能会丢失某些数据。

AOF是一种追加方式的持久化，将Redis执行的每个修改命令都记录在磁盘AOF文件中，以保证数据不丢失。AOF的优点是数据更可靠、可读性更好，缺点是占用磁盘空间大、恢复速度较慢。

Redis源码解析

现在，我们通过一个简单的代码实例来深入理解Redis源码的实现细节。

我们定义一个简单的redis-cli客户端，用于向Redis服务器发送PING命令并接收返回结果。

```c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define MAXLINE 1024

void error(char *msg){
    perror(msg);
    exit(1);
}
int mn(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, n;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    struct hostent *server;

    char buffer[MAXLINE];

    if(argc 
        printf("usage: %s hostname port\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    if(sockfd 
        error("ERROR opening socket\n");
    }

    server = gethostbyname(argv[1]);

    if(server == NULL){
        printf("ERROR, no such host\n");
        exit(0);
    }
    bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    bcopy((char *)server->h_addr, (char *)&serv_addr.sin_addr.s_addr, server->h_length);
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) 
        error("ERROR connecting\n");
    }

    while(1){
        bzero(buffer, MAXLINE);
        printf("Input your command: ");
        fgets(buffer, MAXLINE, stdin);
        if(strncmp(buffer, "quit", 4) == 0)
            break;
        n = write(sockfd, buffer, strlen(buffer));

        if(n 
            error("ERROR writing to socket\n");
        }

        bzero(buffer, MAXLINE);
        n = read(sockfd, buffer, MAXLINE - 1);
        if(n 
            error("ERROR reading from socket\n");
        }

        printf("Server reply: %s\n", buffer);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

代码中，我们采用了标准的Socket编程方式，使用TCP协议与Redis服务器进行通信。

接下来，我们运行redis-cli客户端，并向Redis服务器发送PING命令：

$ ./redis-cli localhost 6379
Input your command: PING

Server reply: +PONG

可以看到，Redis服务器返回了+PONG，表示客户端与服务器正常连接。

接下来，我们来分析代码实现细节。客户端发送的PING命令是被Redis服务器直接执行的：

“`c

n = write(sockfd, buffer, strlen(buffer));

if(n

error(“ERROR writing to socket\n”);

}

bzero(buffer, MAXLINE);

n = read(sockfd, buffer, MAXLINE – 1);

if(n

error(“ERROR reading from socket\n”);

}


实际上，服务器端返回的命令结果也是直接写入到客户端的网络套接字中：

```c
/* Send the response to the client. */
if (flag == REDIS_PROPAGATE_NONE && client->fd != -1) {
    if (client->resp > 0) {
        addReplyBulkBuffer(client,&buf);
    } else {
        addReplyRaw(client,buf.buf,strlen(buf.buf));
    }
} else {
    /* Propagate it in the AOF or replication link. */
    feedAppendOnlyFile(server.catbuf,buf.buf,strlen(buf.buf));
}
sdsfree(buf.buf);

可以看到，Redis内部的命令执行和网络通信都是基于标准的Socket编程方式实现的。

结语

通过本文的介绍和示例，相信读者已经对Redis的内部实现有了更深入的了解。作为一名Redis开发者，我们需要灵活运用这些知识，理解Redis的工作原理，为Redis应用的优化和性能提升提供更好的支持。

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