一、核心模塊如圖?
- Client 客戶端，官方提供了 C 語言開發的客戶端，可以發送命令，性能分析和測試等。
- 網絡層事件驅動模型，基于 I/O 多路復用，封裝了一個短小精悍的高性能 ae 庫，全稱是
a simple event-driven programming library。- 在 ae 這個庫里面，我通過
aeApiState結構體對epoll、select、kqueue、evport四種 I/O 多路復用的實現進行適配，讓上層調用方感知不到在不同操作系統實現 I/O 多路復用的差異。 - Redis 中的事件可以分兩大類：一類是網絡連接、讀、寫事件；另一類是時間事件，比如定時執行 rehash 、RDB 內存快照生成，過期鍵值對清理操作。
- 在 ae 這個庫里面，我通過
- 命令解析和執行層，負責執行客戶端的各種命令，比如
SET、DEL、GET等。 - 內存分配和回收，為數據分配內存，提供不同的數據結構保存數據。
- 持久化層，提供了 RDB 內存快照文件 和 AOF 兩種持久化策略，實現數據可靠性。
- 高可用模塊，提供了副本、哨兵、集群實現高可用。
- 監控與統計，提供了一些監控工具和性能分析工具，比如監控內存使用、基準測試、內存碎片、bigkey 統計、慢指令查詢等。
二、數據存儲原理
????????在掌握存儲原理之前，先看一下全局架構圖，后邊慢慢分析他們的作用。
????????如圖 是由 redisDb、dict、dictEntry、redisObejct 關系圖：
1.redisServer
????????每個被啟動的服務我都會抽象成一個 redisServer，源碼定在server.h 的redisServer 結構體。結構體字段很多，不再一一列舉，部分核心字段如下。
truct redisServer {pid_t pid; /* 主進程 pid. */pthread_t main_thread_id; /* 主線程 id */char *configfile; /*redis.conf 文件絕對路徑*/redisDb *db; /* 存儲鍵值對數據的 redisDb 實例 */int dbnum; /* DB 個數 */dict *commands; /* 當前實例能處理的命令表，key 是命令名，value 是執行命令的入口 */aeEventLoop *el;/* 事件循環處理 */int sentinel_mode; /* true 則表示作為哨兵實例啟動 *//* 網絡相關 */int port;/* TCP 監聽端口 */list *clients; /* 連接當前實例的客戶端列表 */list *clients_to_close; /* 待關閉的客戶端列表 */client *current_client; /* 當前執行命令的客戶端*/
};
????????這個結構體包含了存儲鍵值對的數據庫實例、redis.conf 文件路徑、命令列表、加載的 Modules、網絡監聽、客戶端列表、RDB AOF 加載信息、配置信息、RDB 持久化、主從復制、客戶端緩存、數據結構壓縮、pub/sub、Cluster、哨兵等一系列 Redis 實例運行的必要信息。
????????接下來我們分別看下他們之間的關系和作用。
2.redisDb
????????其中redisDb *db指針非常重要，它指向了一個長度為 dbnum（默認 16）的 redisDb 數組，它是整個存儲的核心，我就是用這玩意來存儲鍵值對。
typedef struct redisDb {dict *dict;dict *expires;dict *blocking_keys;dict *ready_keys;dict *watched_keys;int id;long long avg_ttl;unsigned long expires_cursor;list *defrag_later;clusterSlotToKeyMapping *slots_to_keys;
} redisDb;
????????dict 和 expires
- dict 和 expires 是最重要的兩個屬性，底層數據結構是字典，分別用于存儲鍵值對數據和 key 的過期時間。
- expires，底層數據結構是 dict 字典，存儲每個 key 的過期時間。
3.dict
????????Redis 使用 dict 結構來保存所有的鍵值對（key-value）數據，這是一個散列表，所以 key 查詢時間復雜度是 O(1) 。
struct dict {dictType *type;dictEntry **ht_table[2];unsigned long ht_used[2];long rehashidx;int16_t pauserehash;signed char ht_size_exp[2];
};
dict 的結構體里，有 dictType *type，**ht_table[2]，long rehashidx 三個很重要的結構。
- type 存儲了 hash 函數，key 和 value 的復制等函數；
- ht_table[2]，長度為 2 的數組，默認使用 ht_table[0] 存儲鍵值對數據。我會使用 ht_table[1] 來配合實現漸進式 reahsh 操作。
- rehashidx 是一個整數值，用于標記是否正在執行 rehash 操作，-1 表示沒有進行 rehash。如果正在執行 rehash，那么其值表示當前 rehash 操作執行的 ht_table[1] 中的 dictEntry 數組的索引。
????????重點關注 ht_table 數組，數組每個位置叫做哈希桶，就是這玩意保存了所有鍵值對，每個哈希桶的類型是 dictEntry。
MySQL：“Redis 支持那么多的數據類型，哈希桶咋保存？”
????????他的玄機就在 dictEntry 中，每個 dict 有兩個 ht_table，用于存儲鍵值對數據和實現漸進式 rehash。
typedef struct dictEntry {void *key;union {// 指向實際 value 的指針void *val;uint64_t u64;int64_t s64;double d;} v;// 散列表沖突生成的鏈表struct dictEntry *next;void *metadata[];
} dictEntry;
*key指向鍵值對的鍵的指針，指向一個 sds 對象，key 都是 string 類型。- v 是鍵值對的 value 值，是個 union（聯合體），當它的值是 uint64_t、int64_t 或 double 數字類型時，就不再需要額外的存儲，這有利于減少內存碎片。（為了節省內存操碎了心）當值為非數字類型，就是用
val指針存儲。 *next指向另一個 dictEntry 結構， 多個 dictEntry 可以通過 next 指針串連成鏈表， 從這里可以看出， ht_table 使用鏈地址法來處理鍵碰撞：當多個不同的鍵擁有相同的哈希值時，哈希表用一個鏈表將這些鍵連接起來。
4.redisObject
????????dictEntry 的 *val 指針指向的值實際上是一個 redisObject 結構體，這是一個非常重要的結構體。
????????我的 key 是字符串類型，而 value 可以是 String、Lists、Set、Sorted Set、Hashes 等數據類型。
????????鍵值對的值都被包裝成 redisObject 對象， redisObject 在 server.h 中定義。
typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void *ptr;
} robj;
- type：記錄了對象的類型，string、set、hash 、Lis、Sorted Set 等，根據該類型來確定是哪種數據類型，這樣我才知道該使用什么指令執行嘛。
- encoding：編碼方式，表示 ptr 指向的數據類型具體數據結構，即這個對象使用了什么數據結構作為底層實現保存數據。同一個對象使用不同編碼內存占用存在明顯差異，節省內存，這玩意功不可沒。
- lru:LRU_BITS：LRU 策略下對象最后一次被訪問的時間，如果是 LFU 策略，那么低 8 位表示訪問頻率，高 16 位表示訪問時間。
- refcount ：表示引用計數，由于 C 語言并不具備內存回收功能，所以 Redis 在自己的對象系統中添加了這個屬性，當一個對象的引用計數為 0 時，則表示該對象已經不被任何對象引用，則可以進行垃圾回收了。
- ptr 指針：指向值的指針，對象的底層實現數據結構。
