redis是一个开源的、key-value的内存数据库

redis数据库

每个redis服务器都会创建一个redisServer结构体类型的变量，存储服务器的各种信息。

数据库相关的信息保存在redisServer中的 redisDb *db 数组中，数组中的每个元素都是一个redisDb结构体变量，代表一个数据库。db数组中有多少个元素，就代表该redisServer有多少个数据库，一般默认16个。一般情况下，默认使用0号数据库。

数据库redisDb结构：

typedef struct redisDb{
	//字典类型，保存数据库的所有键值对（即数据），称作键空间
	//键空间的键就是数据库的键，每个键都是一个字符串对象
	//键空间的值就是数据库的值，每个值可以是字符串对象，列表对象，哈希表对象，集合对象，有序集合对象
	dict *dict;
	//字典类型，保存数据库键的过期时间，成为过期字典
	//过期字典的键是一个指针，指向键空间的某个键对象（数据库键）
	//过期字典的值是一个long long类型的整数，保存了键所指向的数据库键的过期时间（ms精度的unix时间戳）
	dict *expires;
	...
}

redis过期策略

redis采用惰性删除和定期删除相结合的过期键删除策略。

惰性删除是指，每次从键空间获取键时，都检查该建是否过期，如果过期就删除，没过期就返回。

定期删除是指，每隔一段时间，就检查数据库，删除里面的过期键。删除多少过期键以及检查多少数据库，则由算法决定。redise的策略是，在规定时间内，分多次遍历服务器中的各个数据库，从数据库的expires字典中随机检查一部分键的过期时间，并删除其中的过期键。

redis持久化

RDB持久化

  • RDB持久化功能可以将redis某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中，该文件是一个经过压缩的二进制文件；
  • RDB持久化可以手动触发，也可以根据服务器配置定期执行。手动触发的话，SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，BGSAVE命令会fork一个子进程来创建RDB文件，不会影响服务器进程处理命令。
  • 服务器启动时，会先检查是否开启了AOF持久化功能（AOF文件的更新频率通常比RDB高），如果开启，优先使用AOF文件还原数据库状态，如果未开启，再载入RDB文件。

AOF持久化

  • AOF（Append Only FIle）持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的；
  • AOF文件中的所有命令都以Redis命令请求协议的格式保存；
  • AOF重写——读取数据库中的键值对，然后用一条命令记录键值对，代替之前记录这个键值对的多条命令，这就是重写原理。

redis复制

旧版复制功能

分为同步和命令传播两个阶段：

  1. slave向master发送SYNC命令，master生成RDB文件，同时从现在开始记录命令到缓冲区；

  2. slave接收RDB文件，根据RDB文件同步数据；

  3. master将缓冲区中的命令发送给slave，slave状态同步至与master状态一致；

  4. 后续master执行命令后，同步传送给slave——命令传播

缺点：

这种方式的缺点是，如果slave在命令传播阶段突然断开与master的连接，几秒后又重新建立连接，那么这时候需要重新执行上述过程，同步所有数据。其实，断开连接之前的数据是没必要再同步的。这样浪费了cpu、IO、带宽等资源。

新版复制功能

新增了部分重同步的功能，就是说，上述slave断开重连的情况，可以只同步断开后的命令。

新版复制用PSYNC命令代替SYNC命令，支持完整重同步和部分重同步。其中，完整重同步与老的同步机制类似。这里主要说下部分重同步。

部分重同步

部分重同步通过主从服务器的复制偏移量、主服务器的复制积压缓冲区、服务器运行ID这3部分实现。

  1. 主从服务器都会维护一个复制偏移量offset，主服务器每传播N个字节，offset值加N，从服务器收到这N个字节后，也把自己的offset加N;

  2. 主服务器维护一个固定长度的先进先出队列，默认1MB，近期传播的命令会保存在这里，并且队列中的每个字节都有一个编号，就是复制偏移量offset。

  3. 从服务器重新连接后，会发送之前保存的主服务器的ID，如果与当前连接的主服务器ID相同，则进行部分重同步，如果不同，则说明当前主服务器并不是之前的，所以需要从新全部同步（ps: 每个redis服务器都有自己的运行ID，是在服务器启动时自动生成的，有40个随机的十六进制字符组成）

另外，如果在命令传播过程中，master发送的命令slave没有收到怎么办？比如，master这边的offset偏移了40，而slave没收到这40字节，所以offset就不会偏移，这时主从服务器的状态就不一致了。

为了解决这个问题，redis2.8版本新增了心跳检查功能，slave以每秒一次的频率向master发送REPLCONF ACK 命令，告诉master自己当前的offset是多少，如果master发现slave和自己的offset不一致，就会把丢掉的那些命令重新发送一次。