突出重围Redis 源码学习之路（redis 源码学习）

Redis 是一款非常高性能的键值存储数据库，也是目前最热门的 NoSQL 数据库之一。对于我们来说，学习 Redis 源码不仅能更好地理解 Redis 的设计和实现原理，同时也能提高我们自身编程能力和分析问题的能力。在学习 Redis 源码的过程中，我们需要突出重围，才能更好地掌握 Redis。

一、Redis 的结构体和数据类型

Redis 内部有很多结构体和数据类型，也是我们学习 Redis 源码的重点之一。其中，最重要的是 RedisObject 和 redisDb 两个数据类型。RedisObject 是 Redis 内部使用的一种通用数据类型，它包含了对象的类型和值。RedisObject 中，有很多基本的数据类型，如字符串、整数等等。redisDb 则是 Redis 数据库的一个数据类型，它主要负责存储数据和处理数据相关的操作。

RedisObject 和 redisDb 的定义，可以在 redis.h 文件中看到：

“`c

// RedisObject 数据结构

typedef struct redisObject {

unsigned type:4;

unsigned encoding:4;

void *ptr;

int64_t LRU; /* 对象最后一次被访问的时间 */

int refcount; /* 引用计数器，在引用次数变为 0 时，对象被释放 */

} redisObject;

// redisDb 数据结构

typedef struct redisDb {

dict *dict; /* 数据库键空间，键值对都存储在这里 */

dict *expires; /* 键过期时间，用于实现过期属性 */

dict *blocking_keys; /* 阻塞键，用于实现 pub/sub 机制 */

int id; /* 数据库编号 */

long long avg_ttl; /* 键平均过期时间 */

list *defrag_later; /* 要重新调整内存占用的键 */

} redisDb;


二、Redis 的事件处理机制

Redis 内部采用事件驱动方式来处理各种事件，这是 Redis 高性能的关键所在。Redis 的事件处理机制主要有以下两个部分：

1. 文件事件处理器（file event）

文件事件处理器使用 epoll、kqueue 或者 select 等机制来监听文件描述符，一旦文件描述符变为可读或可写，就会产生事件，然后通过调用回调函数来处理事件。在 Redis 源码中，文件事件处理器主要是通过 ae.c 文件实现的。

2. 时间事件处理器（time event）

时间事件处理器会周期性地执行一些任务，如过期键的释放和 AOF 文件写入等。在 Redis 中，时间事件处理器主要是通过 Redis 的时间事件链表实现的。Redis 会将需要执行的任务和执行时间设置为一个时间事件，然后加入到时间事件链表中，当到达执行时间时，Redis 会调用回调函数来处理时间事件。

三、Redis 的命令实现

Redis 支持很多命令，如 GET、SET、INCR、HGET、HSET 等。每个命令都有自己的实现，这些实现代码都存储在 Redis 源代码的 src 目录下的对应文件中。例如，GET 命令的实现在 src/db.c 文件中，INCR 命令的实现在 src/increment.c 文件中。

Redis 命令的实现一般由两部分组成：命令解析和命令执行。命令解析是将用户输入的命令解析成相应的参数和命令名。命令执行则是根据命令名和参数执行具体的操作，在 Redis 内部完成相应的处理和返回结果给客户端。

例如，GET 命令的实现如下所示：

```c
// db.c 文件中 GET 命令的实现
robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key) {
    dictEntry *de = dictFind(db->dict,key->ptr);
    /* dictEntry 可以理解为键值对的节点 */
    if (de) {
        robj *val = dictGetVal(de);
        return val;
    }
    return NULL;
}

void getCommand(redisClient *c) {
    robj *o;
    if ((o = lookupKeyReadOrReply(c,c->argv[1],shared.nullbulk)) == NULL) return;
    if (o->type != REDIS_STRING) {
        addReply(c,shared.wrongtypeerr);
        return;
    }
    addReplyBulk(c,o);
}

在这段代码中，lookupKey 函数用于查找包含指定键的数据库条目。如果找到了条目，就返回与之关联的值，否则返回 NULL。getCommand 函数会先使用 lookupKey 函数查找相应的键值对，如果找到了指定的键，就检查值的类型是否为字符串，最后将字符串值通过 addReplyBulk 函数返回给客户端。

四、Redis 的内存管理

作为一个高性能的 NoSQL 数据库，Redis 在内存管理方面也有很大的优化。在 Redis 内部，有一个名为 zmalloc 的内存管理库，它用于分配和释放内存，另外还有一个名为 RedisObjectPool 的对象池，用于颗粒化地管理所有 RedisObject 对象的生命周期。

在 Redis 中，内存分配和释放都是通过 zmalloc 实现的。zmalloc 包装了系统的 malloc、realloc 和 free 函数，并提供了一些性能优化和安全检查机制。例如，zmalloc 会对分配的内存块进行验证，以防止内存越界和内存泄漏。

RedisObjectPool 则是 Redis 内部用来管理所有 RedisObject 对象的生命周期的对象池。RedisObject 是 Redis 内部使用的通用数据类型，用于封装键和值。为了提高 Redis 的性能，RedisObjectPool 使用了一些优化技术，如内存池、标记清除等，可以有效地降低内存分配的开销和 GC 的频率，提高 Redis 的性能。

五、总结

学习 Redis 源码是一项较为复杂的任务，但它会让我们更深入地了解 Redis 的设计和实现原理。在学习 Redis 源码时，我们需要重点关注 Redis 的结构体和数据类型、事件处理机制、命令实现和内存管理等方面。只有突出重围，才能更好地掌握 Redis 的精髓。

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