Redis 源碼解析 1：數據庫 redisDb

服務器中的數據庫

Redis 服務器將絕大部分的信息都保存在 server.h/redisServer。redis 的數據是保存在 redisServer 中的 redisDb 結構中。

struct redisServer {
    // ...
    redisDb *db; // 數據庫列表
    // ...
    int dbnum;   // 數據庫數量
    // ...
}

• db 中每個redisDb結構代表一個數據庫。
• 在初始化服務器時，程序會根據服務器狀態的 dbnum 屬性來決定應該創建多少個數據庫。
• dbnum 屬性的值由服務器配置的 database 選項決定，默認情況下，該選項的值為16，所以Redis服務器默認會創建16個數據庫。

數據庫鍵空間

Redis 是一個鍵值對數據庫服務器，服務器中的每個數據庫都由一個 server.h/redisDb 結構表示.
其中，redisDb 的 dict 字典屬性保存了數據庫中的所有鍵值對，我們將這個字典稱為鍵空間（key space）：

typedef struct redisDb {
    dict *dict; 
    // ...
} redisDb;

dict 中的數據跟我們平常操作的鍵值對是一一對應的：

• dict 的 key 就是數據庫中的 key，字符串類型
• dict 的 值 就是數據庫中的 值，這個值可以是 string、hash、zset、set、list 中的任何一種

示例

如果我們在數據庫中，執行以下命令：

redis > SET str_key str_value
OK
redis > RPUSH list_key a b c
(integer) 3

新添加的兩個 key 的結構如下圖所示：

從上面的示例圖可以很清晰地知道 Redis 數據是如何組織的，增刪改查也就是對 dict 的操作而已，此處就不詳細說了。

Key 的過期時間

1. 數據結構

redisDb 中的 expires 屬性保存了所有 key 的過期時間，我們姑且就稱它為過期字典吧。

• 過期字典中的鍵，是一個指針，指向了真實數據的 key，不會浪費空間多保存一次
• 過期字典中的值，存的是具體的過期時間點，精確到毫秒的時間戳

typedef struct redisDb {
    // ...
    // 保存了所有 key 的過期時間
    dict *expires; 
    // ...
} redisDb;

命令TTL、PTTL 都是去查這個過期字典的過期時間，然后減去當前時間，得到的就是剩余的時間啦。

2. 過期 key 的刪除策略

一個 key 過期時間到了之后，是如何進行刪除的呢？Redis 使用了一下兩種策略：惰性刪除、定期刪除

惰性刪除

惰性刪除策略指的是：key 在過期之后，沒有立即刪除，而是在讀寫 key 的時候，才對過期的 key 進行刪除。
代碼實現在 db.c/expireIfNeeded 方法中。所有 key 的讀寫之前，都會先調用 expireIfNeeded 對 key 進行檢查，如果已過期，則刪除。

定期刪除

定期刪除策略指的是：Redis 每隔一段時間，隨機從數據庫中取出一定量的 key 進行檢查，如果已過期，則進行刪除。
代碼實現在 expire.c/activeExpireCycle 方法中。

刪除的步驟：

1. 從過期字典中隨機 20 個 key
2. 刪除這 20 個 key 中已經過期的 key
3. 如果過期的 key 比率超過 1/4，那就重復步驟 1

為什么只是隨機挑 一些 key 呢？因為如果把所有 key 都遍歷一遍，那這個性能肯定是不能接受的！所以還需要配合 惰性刪除。

本文的分析沒有特殊說明都是基於 Redis 6.0 版本源碼
redis 6.0 源碼：https://github.com/redis/redis/tree/6.0