学习Redis之旅理解Redis源码(redis源码怎么写)

学习Redis之旅:理解Redis源码

Redis是一个开源、高性能的数据结构服务器,支持key-value常见操作,常用于缓存、消息队列、计数器等场景下。虽然Redis的使用比较灵活,但是想要深入了解Redis的底层原理,就需要阅读并理解Redis的源码。

本文将从Redis的存储结构、网络模型、事件驱动模型等多个方面,深入探讨Redis的底层实现,并尝试理解Redis源码。

一、存储结构

Redis在内存中管理数据,数据结构分为五种:String、Hash、List、Set、Zset。其中,String最为基础,其他四种数据结构均可以由String构建而成。

1、String

“`c

struct sdshdr {

int len; // 记录当前字符串长度

int free; // 记录当前sds字符串空闲空间长度

char buf[]; // 字符串内容

}


2、Hash

```c
typedef struct dictEntry {
void *key; // 键
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
double d;
} v; // 值
struct dictEntry *next; /* 指向下一个哈希节点,形成拉链表 */
} dictEntry;

typedef struct dictht {
dictEntry **table; // 哈希表数组
unsigned long size; // 哈希表大小
unsigned long sizemask; // 哈希表大小掩码,用于计算索引值
unsigned long used; // 哈希表已用节点数量
} dictht;
typedef struct dict {
dictType *type; // 类型特定函数
void *privdata; // 私有数据
dictht ht[2]; // 两个哈希表,一个平时使用,一个进行扩容或者缩容
long rehashidx; // rehashes 链表索引
unsigned long iterators; // 当前Dict被迭代器使用的数量
} dict;

3、List

“`c

typedef struct listNode {

struct listNode *prev; // 前置节点

struct listNode *next; // 后置节点

void *value; // 值

} listNode;

typedef struct list {

listNode *head; // 表头节点

listNode *tl; // 表尾节点

void *(*dup)(void *ptr); // 对链表中的值进行复制的函数

void *(*free)(void *ptr); // 对链表中的值进行释放的函数

int (*match)(void *ptr, void *key); // 在函数中查找链表中值和给定值相等的元素

unsigned long len; // 列表所包含的节点数量

} list;


4、Set

```c
typedef struct {
dict *dict; // 使用字典实现
} set;

5、Zset

“`c

typedef struct zskiplistNode {

double score; // 权重值

struct zskiplistNode *backward; // 前一个节点, 从高层链表索引时使用

struct zskiplistLevel { // 跳跃表索引

struct zskiplistNode *forward; // 下一个节点,从底层链表索引时使用

unsigned int span; // 索引区间包括span个元素

} level[]; // 该节点所拥有的层数

} zskiplistNode;

typedef struct zskiplist {

struct zskiplistNode *header, *tl; // 头尾指针

unsigned long length; // 长度

int level; // 层数

} zskiplist;

typedef struct zset {

zskiplist *zsl; // 成功列表

dict *dict; // 字典

} zset;


二、网络模型

Redis采用I/O多路复用,实现单线程下的高并发访问。Redis基于Reactor模式,将所有网络操作都转化为事件,通过事件驱动处理网络请求。

1、事件处理核心

```c
void aeMn(aeEventLoop *eventLoop) {
eventLoop->stop = 0;
while (!eventLoop->stop) {
aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
}
}

int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) {
int processed = 0, numevents;
// 等待事件产生(可读可写可异常)
if (eventLoop->maxfd != -1 ||
(flags & AE_TIME_EVENTS) ||
(flags & AE_DONT_WT)) {
int j;
aeTimeEvent *shortest = NULL;
struct timeval tv, *tvp;

// 如果是使用事件轮询阻塞方式,那就需要加入超时时间
if (eventLoop->timeEventNext) {
shortest = eventLoop->timeEventNext;
long now_sec, now_ms;
aeGetTime(&now_sec, &now_ms);
tvp = &tv;
tvp->tv_sec = shortest->when_sec - now_sec;
if (shortest->when_ms
tvp->tv_usec = (shortest->when_ms + 1000 - now_ms) * 1000;
tvp->tv_sec--;
} else {
tvp->tv_usec = (shortest->when_ms - now_ms) * 1000;
}

if (tvp->tv_sec tv_sec = 0;
if (tvp->tv_usec tv_usec = 0;
} else {
if (flags & AE_DONT_WT) {
tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
tvp = &tv;
} else {
tvp = NULL;
}
}
// 多路复用
numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);
// 遍历已注册的各个fd,如果该fd上有事件了则处理
for (j = 0; j
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
int mask = eventLoop->fired[j].mask;
int fd = eventLoop->fired[j].fd;
int fired = 0; // 用来记录事件是否已经触发
if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
fired = 1;
fe->rfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask);
}
if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc)
fe->wfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask);
}
}
processed += numevents;
}

// 处理用户传入的EventLoop事件
if (flags & AE_TIME_EVENTS)
processed += processTimeEvents(eventLoop);

return processed;
}

2、文件事件处理器

“`c

int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData)

{

// 取出 fd 的结构

aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];

// 监听读写事件

if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)

return AE_ERR;

// 设置 fd 的掩码

fe->mask |= mask;

if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;

if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;

fe->clientData = clientData;

if (fd > eventLoop->maxfd)

eventLoop->maxfd = fd;

return AE_OK;

}


三、事件驱动模型

1、I/O多路复用

```c
int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {
int j, numevents = 0;

// 执行多路复用
if (eventLoop->maxfd != -1) {
// 等待事件
int retval = select(eventLoop->maxfd+1, &eventLoop->rfds, &eventLoop->wfds, &eventLoop->efds, tvp);
//

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