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紅色勇士：Redis源碼學習之路
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，數(shù)據(jù)的存儲效率成為了一個重要的問題。無論是作為存儲數(shù)據(jù)的形式還是作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)的存儲效率都對我們的工作或生活產(chǎn)生了不小的影響。在這樣的情況下，市場上出現(xiàn)了一種名為Redis的高效的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。
Redis是一個支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開源內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，它是目前最流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫之一。它能夠處理數(shù)百萬個讀寫請求，并將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，因此擁有很高的性能。不僅如此，Redis還有很多其他的特性，比如可以進行數(shù)據(jù)備份和恢復，支持發(fā)布和訂閱等等。
作為一名程序員，要想深入了解Redis的內(nèi)部工作原理，必然需要對Redis的源代碼進行研究。在這個過程中，我們需要掌握的基本技能有：熟練掌握C語言，了解Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和協(xié)議，掌握調(diào)試工具，以及具備問題解決能力等等。
在掌握這些基本技能之后，我們可以開始著手研究Redis的源代碼。下面是對Redis的幾個關(guān)鍵源代碼進行介紹。
1. 事件框架
Redis的事件框架是整個Redis的核心。事件框架基于epoll和kqueue等機制，能夠處理大量的并發(fā)請求。在事件框架的實現(xiàn)中，最重要的是事件循環(huán)和事件處理器。通過事件循環(huán)，Redis可以不斷地從事件隊列中獲取事件；事件處理器用于處理各類事件。下面是Redis的事件循環(huán)和事件處理器的核心代碼：
while (aeApiPoll(server.el, &event) != -1)
{
aeHandleEvents(server.el, event);
}
void aeHandleEvents(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask)
{
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);//讀事件處理器
}
if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);//寫事件處理器
}
}
2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Redis支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中最核心的就是字符串、哈希表、列表、集合和有序集合。其中，哈希表是Redis的核心之一，也是Redis存儲和查找數(shù)據(jù)的主要手段。哈希表不僅能夠快速地添加和刪除數(shù)據(jù)，還能夠支持O(1)的查找和更新操作。哈希表的實現(xiàn)依賴于哈希函數(shù)，Redis支持多種哈希函數(shù)，包括MurmurHash、CRC16等等。下面是Redis哈希表的核心實現(xiàn)代碼：
typedef struct dictht {
dictEntry **table;
unsigned long size;
unsigned long sizemask;
unsigned long used;
} dictht;
typedef struct dict {
dictType *type;
void *privdata;
dictht ht[2];
long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
int iterators; /* number of iterators currently running */
} dict;
3. 網(wǎng)絡(luò)層
Redis的網(wǎng)絡(luò)層采用的是套接字編程接口。Redis支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，包括TCP、Unix domn socket、SSL等等。Redis的網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)依賴于C庫和操作系統(tǒng)的支持，因此在不同的系統(tǒng)和不同的環(huán)境下，Redis的網(wǎng)絡(luò)層可能存在差異。下面是Redis網(wǎng)絡(luò)層的核心實現(xiàn)代碼：
void createClient(int fd) {
client *c = zmalloc(sizeof(client));
anetNonBlock(null,fd);
anetEnableTcpNoDelay(NULL,fd);
if (server.tcpkeepalive)
anetKeepAlive(NULL,fd,server.tcpkeepalive);
c->querybuf = sdsempty();
c->fd = fd;
c->name = NULL;
c->bufpos = 0;
c->reply = listCreate();
c->reply_bytes = 0;
c->obuf_soft_limit_reached_time = 0;
c->flags = 0;
c->authenticated = 0;
c->peerid = NULL;
c->resp = 2;
c->user = NULL;
c->utf8 = 0;
listSetFreeMethod(c->reply,freeClientReplyValue);
if (fd != -1) {
aeCreateFileEvent(server.el,fd,AE_READABLE,
readQueryFromClient,c);
}
}
4. 備份和恢復
Redis支持多種備份和恢復的方法，包括RDB持久化、AOF持久化、復制等等。其中，RDB持久化是Redis的基本持久化方式，它在指定的時間間隔內(nèi)將Redis的數(shù)據(jù)集保存到硬盤上。AOF持久化是Redis的另一種持久化方式，它將寫操作追加到文件尾部以達到持久化的目的。Redis的復制功能可以將一個Redis服務(wù)器的數(shù)據(jù)復制到另一個Redis服務(wù)器中，以達到高可用的目的。下面是Redis復制的核心實現(xiàn)代碼：
void syncCommand(multiState *ms) {
rio cmd, payload;
int sockfd;
char *tcp_target;
int port;
int force = 0;
long long offset = 0;
if (ms->also_read != -1) {
offset = ms->also_read;
ms->also_read = -1;
} else if (ms->argv[1] && ms->argv[1]->type == OBJ_STRING) {
/* Parse additional options from replication control data. */
if (replicationParseSyncOptions(ms->argv[1]->ptr,&force,&offset,
&tcp_target,&port) == C_ERR)
{
addReplyError(, "Invalid SYNC options");
return;
}
}
if (ms->flags & MULTI_F_REPLY_FORCE_AOF)
force = 1;
if (ms->flags & MULTI_F_ADDBACKUP) {
addToMemoryBackups(client,ms->mstate_syndb->dbid,ms->mstate_syndb);
}
/* Protect ourself from concurrent SYNC commands. */
mutexLock(msync.mutex);
if (msync_inprogress) {
mutexUnlock(msync.mutex);
addReplyError("SYNC in progress, try agn later");
return;
}
msync_inprogress = 1;
msync.current_alignment = 0;
msync.initial_offset = offset;
msync.last_offset = -1;
msync.reply_partial = 0;
msync.force_write_log = force;
msync.retry_count = 0;
msync.actions_count = 0;
memset(msync.transfered_bytes,0,sizeof(msync.transfered_bytes));
memset(msync.actions,0,sizeof(msync.actions));
/* Success: release the lock. */
mutexUnlock(msync.mutex);
/* Send the SYNC command to the other instance. */
if (tcp_target) {
sockfd = anetTcpConnect(NULL, tcp_target, port);
if (sockfd == ANET_ERR) {
msync_inprogress = 0;
addReplyError(, "Can't connect to %s:%d", tcp_target, port);
return;
}
anetNonBlock(NULL, sockfd);
server.world_is_slave = 1;
replicationSlaveFDSet(sockfd);
cmd.rio = rioCreateSocket(&sockfd,0);
cmd.flags |= REDIS_RIO_SLAVE;
} else {
cmd.rio = ms->conn->con;
if (server.maxmemory &&
zmalloc_used_memory() > server.maxmemory &&
ms->conn->con_flags & REDIS_CONN_MASTER) freeMemoryIfNeeded();
}
rioInitWithBuffer(&payload,ms->cmd,strlen(ms->cmd));
redisAssert(rioWriteBulkCount(&cmd,'*',3));
redisAssert(rioWriteBulkString(&cmd,"
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