Redis底层设计与源码分析---学习笔记

news2024/11/14 21:38:08

一.Redis为什么快

高速的存储介质

在这里插入图片描述
机械硬盘—>固态硬盘—>内存，随机访问的延迟逐渐变小

优良的底层数据结构设计

底层设计用到了hashtable，时间复杂度低
在这里插入图片描述

高效的网络IO模型

epoll等，不同平台有不同的实现

高效的线程模型

二.Redis的HashTable

hash值的计算公式：

hash(key) % hashtable.size() 取模得到一个index索引，然后把entry存进去

三.Redis的渐进式ReHash

当HashTable的某个key中链表的节点个数，大于HashTable的size，就会触发扩容。

扩容的时候，因为不能卡顿，所以不会一次性把所有hash槽的内容都挪到新的空间，而是渐进地搬运。redis会维护两个HashTable，首先访问老的，如果老的没有会去新的HashTable访问，有新的元素加进来，放到新的HashTable

四.Redis的Key类型是什么

可以是任意的数据类型，不管传什么类型，都会转成redis的string字符串类型

五.Redis的String

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};

首先，根据数据长度的不同，有很多种sdshdr的实现，从5一直到64，就是bit位数量有区别。

而且，每次扩容的时候，假设size从6变成7，那么申请2x7=14的空间，

六.Redis的数据库设计

/*  */
typedef struct redisDb {
    dict *dict;                 /* db的keyspace也就是kv对的结构 */
    dict *expires;              /* 过期时间 */
    dict *blocking_keys;        /* 阻塞的API (例如BLPOP)*/
    dict *blocking_keys_unblock_on_nokey;   /* Keys with clients waiting for
                                             * data, and should be unblocked if key is deleted (XREADEDGROUP).
                                             * This is a subset of blocking_keys*/
    dict *ready_keys;           /* Blocked keys that received a PUSH */
    dict *watched_keys;         /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
    int id;                     /* Database ID */
    long long avg_ttl;          /* Average TTL, just for stats */
    unsigned long expires_cursor; /* Cursor of the active expire cycle. */
    list *defrag_later;         /* List of key names to attempt to defrag one by one, gradually. */
    clusterSlotToKeyMapping *slots_to_keys; /* Array of slots to keys. Only used in cluster mode (db 0). */
} redisDb;

然后看一下关键的字典对象dict

struct dict {
    dictType *type; //字典类型

    dictEntry **ht_table[2]; //ht就是hashTable， 这里有两个一个是新的一个是老的
    unsigned long ht_used[2];

    long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */

    /* Keep small vars at end for optimal (minimal) struct padding */
    int16_t pauserehash; /* If >0 rehashing is paused (<0 indicates coding error) */
    signed char ht_size_exp[2]; /* exponent of size. (size = 1<<exp) */

    void *metadata[];          
};

下面看一下dictType

typedef struct dictType {
    uint64_t (*hashFunction)(const void *key); //hash函数
    void *(*keyDup)(dict *d, const void *key);
    void *(*valDup)(dict *d, const void *obj);
    int (*keyCompare)(dict *d, const void *key1, const void *key2);
    void (*keyDestructor)(dict *d, void *key);
    void (*valDestructor)(dict *d, void *obj);
    int (*expandAllowed)(size_t moreMem, double usedRatio);
    //其他省略
} dictType;