Redis數(shù)據(jù)庫

在Redis服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)中，“dbnum”屬性記錄了服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫數(shù)量，它的值可以通過服務(wù)器配置的“databases”選項決定，默認為16。“db”屬性是一個數(shù)組，保存保存著服務(wù)器中的所有數(shù)據(jù)庫，其中每一個數(shù)據(jù)庫都對應(yīng)一個“redisDb”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

數(shù)據(jù)庫鍵空間
　　Redis數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的“dict”屬性是Redis數(shù)據(jù)庫的鍵空間，底層由字典實現(xiàn)。所有在數(shù)據(jù)庫上的增刪改查，實際上都是通過對鍵空間字典進行相應(yīng)操作來實現(xiàn)的。除此之外，還需要進行一些額外的維護操作，主要有如下操作內(nèi)容：
　　
（1）在讀取一個鍵之后，服務(wù)器會根據(jù)鍵是否存在來更新服務(wù)器的鍵空間命中次數(shù)或不命中次數(shù)（這兩個值可以在’info stats’命令返回中的’keyspace_hits’屬性和’keyspace_misses’屬性中查看）。

（2）在讀取一個鍵之后，服務(wù)器會更新鍵的LRU屬性值（最后一次使用時間，使用’object idletime’命令可以查看鍵的閑置時間）。

（3）在讀取一個鍵時，若發(fā)現(xiàn)該鍵已過期，則刪除這個鍵。

（4）如果有客戶端使用’watch’命令監(jiān)視了某個鍵，服務(wù)器在對被監(jiān)視的鍵進行修改之后，會將這個鍵標記為臟，從而讓事務(wù)程序注意到這個鍵已經(jīng)被修改過了。

（5）服務(wù)器每次修改一個鍵之后，都會對臟鍵計數(shù)器（即Redis服務(wù)器狀態(tài)的’dirty’屬性）的值加一，這個計數(shù)器會觸發(fā)服務(wù)器的持久化以及復(fù)制操作。

（6）如果服務(wù)器開啟了數(shù)據(jù)庫通知功能，在對鍵進行修改之后，服務(wù)器將按配置發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫通知。

過期字典
　　Redis數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的“expires”屬性保存了Redis數(shù)據(jù)庫所有擁有過期時間的鍵以及它們對應(yīng)的過期時間，底層同樣由字典實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫鍵過期時間的設(shè)置和刪除，實際上都是對過期字典的操作。其中，字典的鍵是一個個指針，分別指向鍵空間字典中的一個個鍵對象（共享對象，節(jié)省內(nèi)存空間）；字典的值則是一個個long long類型的整數(shù)表示的毫秒精度的UNIX時間戳，保存數(shù)據(jù)庫鍵的過期時間。
1. 鍵過期時間設(shè)置
expire：以秒為單位，設(shè)置Redis鍵的生存時間。
pexpire：以毫秒為單位，設(shè)置Redis鍵的生存時間。
expireat：以秒為單位，設(shè)置Redis鍵的過期時間。
pexpireat：以毫秒為單位，設(shè)置Redis鍵的過期時間。
注：實際上’expire’、‘pexpire’、'expireat’命令最后都會轉(zhuǎn)換為’pexpireat’命令來執(zhí)行。
2. 鍵過期時間查看
ttl：以秒為單位，返回鍵的剩余生存時間。
pttl：以毫秒為單位，返回鍵的剩余生存時間。
3. 鍵過期判定
　　檢查當前Unix時間戳是否大于鍵的過期時間，是則過期，否則不過期。
4. 過期鍵的理論刪除策略
（1）定時刪除：
　　設(shè)置一個鍵過期時間的同時，創(chuàng)建一個定時器。每個帶有過期時間的鍵都對應(yīng)著一個定時器。
　　這種策略對內(nèi)存是最友好的，但對CPU時間是最不友好的。創(chuàng)建一個定時器需要用到Redis服務(wù)器中的時間事件，而當前時間事件的實現(xiàn)方式為無序鏈表，查找一個事件的時間復(fù)雜度為O(N)，并不能高效地處理大量時間事件。
（2）惰性刪除：
　　訪問一個鍵的時候再檢測該鍵是否過期，是則刪除之。
　　這種策略對CPU時間是最友好的，但對內(nèi)存是最不友好的。沒被訪問到的過期鍵永遠不會被刪除，可以看做內(nèi)存泄露。對于運行狀態(tài)非常依賴于內(nèi)存的Redis來說，這種策略顯然會影響到Redis的性能。
（3）定期刪除：
　　這種策略是對前兩種策略的整合與折中方案。使用這種策略需要控制好刪除操作每次執(zhí)行的時長和執(zhí)行的頻率，否則會退化為前兩種策略的其中一種。
5. Redis采用的過期鍵刪除策略
　　Redis服務(wù)器實際使用的是惰性刪除和定期刪除兩種策略配合使用的方案。
（1）惰性刪除策略的實現(xiàn)：
　　所有讀寫數(shù)據(jù)庫的Redis命令在執(zhí)行之前都會先檢查輸入鍵是否已過期，過期則刪除之。
（2）定期刪除策略的實現(xiàn)：
　　在規(guī)定時間內(nèi)，分多次遍歷服務(wù)器中的各個數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫的過期字典中隨機檢查一部分鍵的過期時間，并刪除其中的過期鍵。
<1>定期刪除程序每次運行時，都會從一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫中取出一定數(shù)量的隨機鍵進行檢查，并刪除其中的過期鍵。
<2>使用一個全局變量記錄當前刪除程序檢查的是第幾個數(shù)據(jù)庫，下一次運行都會接著上一次的進度進行處理。
<3>隨著刪除程序的不斷執(zhí)行，服務(wù)器中所有的數(shù)據(jù)庫都會被檢查一遍，然后這個全局變量被重置為0，開始新一輪的檢查工作。

6. AOF、RDB和復(fù)制功能對過期鍵的處理
（1）生成RDB文件：
　　在執(zhí)行save或bgsave命令創(chuàng)建一個新的RDB文件時，程序會對數(shù)據(jù)庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被保存到新創(chuàng)建的RDB文件中。
（2）載入RDB文件：

• <1>主服務(wù)器模式：載入RDB文件時，程序會對文件中保存的鍵進行檢查，只有未過期的鍵會被 載入到數(shù)據(jù)庫中。
• <2>從服務(wù)器模式：文件中保存的所有鍵都會被載入到數(shù)據(jù)庫中。不過因為主從服務(wù)器在進行數(shù)據(jù)同步的時候，從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫會被清空，所以過期鍵對載入RDB文件的從服務(wù)器也不會造成影響。

（3）AOF文件寫入：
　　當過期鍵被惰性刪除或定期刪除之后，程序會向AOF文件追加一條del命令，來顯式地記錄該鍵已被刪除。
（4）AOF重寫：
　　程序會對數(shù)據(jù)庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被保存到重寫后的AOF文件中。
（5）復(fù)制：
　　當服務(wù)器運行在復(fù)制模式下時，從服務(wù)器的過期鍵刪除動作由主服務(wù)器控制：

• <1>主服務(wù)器在刪除一個過期鍵之后，會顯式地向所有從服務(wù)器發(fā)送一個del命令，告知從服務(wù)器刪除這個過期鍵。
• <2>從服務(wù)器在執(zhí)行客戶端發(fā)送的讀命令時，即使碰到過期鍵也不會將其刪除，而是將過期鍵的值繼續(xù)返回給客戶端。
• <3>從服務(wù)器只有在接到主服務(wù)器發(fā)送來的del命令之后，才會刪除過期鍵。

Redis客戶端

Redis服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)中的“clients”屬性是一個鏈表，保存了所有連接到當前服務(wù)器的客戶端狀態(tài)，每個客戶端狀態(tài)使用類型為“redisClient”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行表示（每個屬性按照即將講解的順序進行排序）：

“db”：
　　是一個指針，指向Redis服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)中的“db”數(shù)組其中一個元素，表示當前客戶端正在使用的數(shù)據(jù)庫。
　　默認情況下，Redis客戶端的目標數(shù)據(jù)庫為0號數(shù)據(jù)庫，可以通過select命令切換，所以select命令的實現(xiàn)原理為：修改redisClient.db指針，讓它指向服務(wù)器中指定的數(shù)據(jù)庫。
示例圖：

“fd”：
　　連接當前客戶端與Redis服務(wù)器的套接字描述符。值為-1表示偽客戶端（AOF文件或者Lua腳本），值大于-1則表示普通客戶端。
　　Redis客戶端分為普通客戶端與偽客戶端兩種類型，其中通過網(wǎng)絡(luò)連接與Redis服務(wù)器進行連接的就是普通客戶端，反之則是偽客戶端了。偽客戶端也有兩種類型，分別是Lua腳本的偽客戶端和AOF文件的偽客戶端。Redis服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)的“l(fā)ua_client”屬性就保存了Lua腳本的偽客戶端，它會在Redis服務(wù)器初始化時就被創(chuàng)建，負責執(zhí)行Lua腳本中包含的Redis命令，在服務(wù)器運行的整個生命周期一直存在，直至服務(wù)器關(guān)閉才會關(guān)閉。而AOF偽客戶端則是在載入AOF文件時被創(chuàng)建，用于執(zhí)行AOF文件中的Redis命令，在AOF文件載入完成之后被關(guān)閉。
client list：列出目前所有連接到服務(wù)器的普通客戶端。
“name”：
　　當前客戶端名字。
client setname：為客戶端設(shè)置一個名字。
“flags”：
　　客戶端標志，記錄了客戶端的角色，以及客戶端目前所處的狀態(tài)。例如：REDIS_MASTER表示當前客戶端是一個主服務(wù)器；REDIS_BLOCKED表示當前客戶端正在被列表命令阻塞。它的值可以是單個標志，也可以是多個標志的二進制或。
“querybuf”：
　　輸入緩沖區(qū)，存儲客戶端輸入的內(nèi)容，可以根據(jù)輸入內(nèi)容動態(tài)地縮小或擴大，但不能超過1GB，否則服務(wù)器將關(guān)閉這個客戶端。
“argv” & “argc”：
　　這兩個屬性的值都是由輸入緩沖區(qū)的內(nèi)容分析得來的。其中“argv”屬性是一個數(shù)組，數(shù)組的每個元素都是一個字符串對象，argv[0]為客戶端當前執(zhí)行的命令，其余元素為傳給該命令的參數(shù)。而“argc”屬性則記錄了“argv”數(shù)組的長度。
“cmd”：
　　當前執(zhí)行的命令的實現(xiàn)函數(shù)，指向命令表中的命令結(jié)構(gòu)。
　　Redis服務(wù)器中保存著一個由字典實現(xiàn)的命令表，服務(wù)器會根據(jù)agrv[0]的值（不區(qū)分字母大小寫），在命令表中查找命令對應(yīng)的命令實現(xiàn)函數(shù)，然后將“cmd”指針指向這個函數(shù)。
命令表示例圖：

redisCommand結(jié)構(gòu)：保存了命令的實現(xiàn)函數(shù)、命令的標志、命令應(yīng)該給定的參數(shù)個數(shù)，命令的總執(zhí)行次數(shù)和總消耗時長等統(tǒng)計信息。
“buf” & “bufpos”：
　　“buf”屬性是一個數(shù)組，作為固定大小的輸出緩沖區(qū)，默認大小為16KB，用于保存長度比較小的回復(fù)（服務(wù)器給客戶端的回復(fù)）。
　　“bufpos”屬性則記錄了“buf”目前已經(jīng)使用的字節(jié)數(shù)。
“reply”：
　　鏈表，可變大小的輸出緩沖區(qū)，用于保存長度比較大的回復(fù)。
　　當“buf”數(shù)組的空間已用完，或者因為回復(fù)太大而沒辦法放進“buf”數(shù)組時，服務(wù)器就會開始使用可變大小緩沖區(qū)。
　　但可變大小的緩沖區(qū)也是有限制的，分為硬性限制與軟性限制兩種模式，一旦超過硬性限制服務(wù)器會立刻關(guān)閉客戶端，若是超過軟性限制，客戶端不會立刻被關(guān)閉，但若是持續(xù)一段時間一直超過軟性限制，服務(wù)器也是會關(guān)閉客戶端的。這兩種限制可以使用Redis配置的“client-output-buffer-limit”選項來進行配置：
client-output-buffer-limit
配置示例（以下分別為普通客戶端、從服務(wù)器客戶端、執(zhí)行發(fā)布與訂閱功能的客戶端設(shè)置不同的軟性限制與硬性限制）：
client-output-buffer-limit normal 0 0 0
client-output-buffer-limit slave 256mb 64mb 60
client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60
“obuf_soft_limit_reached_time”：
　　記錄了“reply”輸出緩沖區(qū)第一次到達軟性限制的時間，用于計算持續(xù)超出軟性限制的時長，以此決定是否關(guān)閉客戶端。
“authenticated”：
　　身份驗證的標識，值為0表示未通過身份驗證，1則表示已通過身份驗證。
“ctime”：
　　創(chuàng)建客戶端的時間，可用于計算客戶端與服務(wù)器連接的時間長度。
client list：“age”域記錄了客戶端與服務(wù)器連接的時間長度。
“l(fā)astinteraction”：
　　客戶端與服務(wù)器最后一次進行互動的時間，可用于客戶端的空轉(zhuǎn)時長。
client list：“idle”域記錄了客戶端的空轉(zhuǎn)時長。

Redis事件

Redis服務(wù)器是一個事件驅(qū)動程序，需要處理兩類事件：文件事件與時間事件。

文件事件
　　Redis服務(wù)器通過套接字與客戶端或其他Redis服務(wù)器進行連接，而文件事件就是服務(wù)器對套接字操作的抽象。服務(wù)器與客戶端或其他服務(wù)器的通信會產(chǎn)生相應(yīng)的文件事件，而服務(wù)器通過監(jiān)聽并處理這些事件來完成一系列網(wǎng)絡(luò)通信操作。
　　Redis基于Reactor模式開發(fā)了自己的網(wǎng)絡(luò)事件處理器——文件事件處理器，文件事件處理器使用I/O多路復(fù)用程序來同時監(jiān)聽多個套接字，并根據(jù)套接字目前執(zhí)行的任務(wù)來為套接字關(guān)聯(lián)不同的事件處理器。當被監(jiān)聽的套接字準備好執(zhí)行連接應(yīng)答、讀取、寫入、關(guān)閉等操作時，與操作相對應(yīng)的文件事件就會產(chǎn)生，這時文件事件處理器就會調(diào)用套接字之前已關(guān)聯(lián)好的事件處理器來處理這些事件。
文件事件處理器的構(gòu)成：

（其中I/O多路復(fù)用程序通過隊列向文件事件分派器傳送套接字）

時間事件
　　Redis服務(wù)器中的一些操作需要在給定時間點執(zhí)行，時間事件就是服務(wù)器對這類定時操作的抽象。
1. 時間事件的分類
（1）定時事件：讓一段程序在指定的時間之后執(zhí)行一次。
（2）周期性事件：讓一段程序每隔指定的時間就執(zhí)行一次。
2. 時間事件的屬性
（1）id：Redis服務(wù)器為每個時間事件創(chuàng)建的全局唯一ID，從小到大遞增。
（2）when：毫秒精度的UNIX時間戳，記錄了時間事件的到達時間。
（3）timeProc：時間事件處理器，一個時間事件到達時就會被服務(wù)器調(diào)用的函數(shù)。
3. 時間事件的實現(xiàn)
服務(wù)器將所有時間事件都放在一個無序鏈表中，新加入的時間事件總是插入到鏈表的表頭中。每當時間事件執(zhí)行器運行時，它就遍歷整個鏈表，查找所有已經(jīng)到達的時間事件，并調(diào)用相應(yīng)的事件處理器。
正常模式下Redis服務(wù)器只使用serverCron一個時間事件，而在benchmark模式下，服務(wù)器也只使用兩個時間事件。所以時間事件無序鏈表幾乎退化成一個指針，使用它來保存時間事件并不影響事件執(zhí)行的性能。
4. 周期性事件serverCron
　　持續(xù)運行的Redis服務(wù)器需要定期對自身的資源和狀態(tài)進行檢查和調(diào)整，從而確保服務(wù)器可以長期、穩(wěn)定地運行，這些定期操作就由周期性事件serverCron來負責執(zhí)行。周期性事件serverCron會每隔一段時間執(zhí)行一次，直到服務(wù)器關(guān)閉為止。serverCron默認每隔100毫秒執(zhí)行一次，可以通過Redis配置中的“hz”選項來設(shè)置serverCron的每秒回執(zhí)行次數(shù)。
　　serverCron函數(shù)主要負責執(zhí)行的有以下操作：
（1）更新服務(wù)器時間緩存
　　為了減少獲取系統(tǒng)當前時間需要執(zhí)行的系統(tǒng)調(diào)用次數(shù)，Redis服務(wù)器使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)中的“unixtime”和“mstime”兩個屬性分別緩存秒級精度和毫秒級精度的系統(tǒng)當前UNIX時間戳，但是只能用于對時間精確度要求不高的功能，對時間精確度高的功能還是會執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用來獲取系統(tǒng)當前時間。
（2）更新LRU時鐘
　　使用服務(wù)器狀態(tài)的“l(fā)ruclock”屬性來保存，默認每10秒更新一次，用于計算數(shù)據(jù)庫鍵的空轉(zhuǎn)時長：數(shù)據(jù)庫鍵的空轉(zhuǎn)時長 = 服務(wù)器的“l(fā)ruclock”屬性值 - 數(shù)據(jù)庫鍵值對象的“l(fā)ru”屬性值。
INFO SERVER：“l(fā)ru_clock”域的值就是服務(wù)器狀態(tài)的“l(fā)ruclock”屬性值。
（3）更新服務(wù)器每秒執(zhí)行命令次數(shù)
INFO STATUS：“instantaneous_ops_per_sec”域的值就是Redis服務(wù)器在最近一秒鐘執(zhí)行的命令數(shù)量。
　　這個值是根據(jù)抽樣計算得到的所有結(jié)果的平均值。serverCron每100毫秒就進行一次抽樣計算，其中，Redis服務(wù)器狀態(tài)的“ops_sec_last_sample_time”屬性記錄上一次進行抽樣的時間，“ops_sec_last_sample_ops”屬性記錄上一次抽樣時服務(wù)器已執(zhí)行命令的數(shù)量，“ops_sec_samples”數(shù)組則用于存放所有抽樣計算的結(jié)果，默認長度為16，“ops_sec_idx”屬性指定本次抽樣計算結(jié)果應(yīng)放入“ops_sec_samples”數(shù)組的哪個索引位置，它的值在每次抽樣后自增1，等于16時重置為0。所以每次抽樣計算的過程大概如下：
　　ops_sec_samples[ops_sec_idx] = (服務(wù)器當前已執(zhí)行命令數(shù)量 - ops_sec_last_sample_ops屬性值) / (服務(wù)器當前時間 - ops_sec_last_sample_time屬性值) * 1000;
　　ops_sec_last_sample_ops屬性值 = 服務(wù)器當前已執(zhí)行命令數(shù)量;
　　ops_sec_last_sample_time屬性值 = 服務(wù)器當前時間;
　　ops_sec_idx ++;
　　if(ops_sec_idx == 16) ops_sec_idx = 0;
　　最后，服務(wù)器每秒執(zhí)行命令次數(shù) = ops_sec_samples數(shù)組元素總和 / ops_sec_samples數(shù)組長度，所以它只是一個估算值。
（4）更新服務(wù)器內(nèi)存峰值記錄
　　服務(wù)器狀態(tài)的“stat_peak_memory”屬性記錄了服務(wù)器已使用的內(nèi)存峰值。serverCron每次執(zhí)行都會比較“stat_peak_memory”屬性值與Redis服務(wù)器當前使用的內(nèi)存數(shù)量，若當前使用的內(nèi)存數(shù)量大于“stat_peak_memory”屬性值，則使用當前使用的內(nèi)存數(shù)量更新“stat_peak_memory”屬性的值。
INFO MEMORY：“used_memory_peak”域和“used_memory_peak_human”域分別以兩種格式記錄了服務(wù)器的內(nèi)存峰值。
（5）處理SIGTERM信號
　　在Redis服務(wù)器啟動時，Redis會為服務(wù)器進程的SIGTERM信號關(guān)聯(lián)一個信號處理器，這個信號處理器負責載服務(wù)器收到SIGTERM信號時，將Redis服務(wù)器狀態(tài)的“shutdown_asap”屬性值置為1。
　　“shutdown_asap”屬性是Redis服務(wù)器的關(guān)機標識，serverCron每次運行都會對它的值進行檢查，若其值為1則關(guān)閉Redis服務(wù)器，關(guān)閉之前會先進行RDB持久化。
（6）管理客戶端資源
　　serverCron每次運行都會對一定數(shù)量的客戶端進行以下兩個檢查：
<1>如果客戶端與服務(wù)器之間的連接已經(jīng)超時，即客戶端已經(jīng)在很長一段時間內(nèi)沒有與服務(wù)器互動，則關(guān)閉這個客戶端。
<2>若客戶端的輸入緩沖區(qū)大小超過了一定長度，則釋放當前輸入緩沖區(qū)，重新創(chuàng)建一個默認大小的輸入緩沖區(qū)，防止耗費過多內(nèi)存。
<3>若客戶端輸出緩沖區(qū)大小超出限制，則關(guān)閉客戶端。
（7）管理數(shù)據(jù)庫資源
　　serverCron每次運行都會對一部分數(shù)據(jù)庫進行檢查，刪除其中的過期鍵，并在有需要時對字典進行收縮操作。
（8）檢查持久化操作運行狀態(tài)、標識與運行條件
　　Redis服務(wù)器狀態(tài)中與持久化操作的運行狀態(tài)、標識以及運行條件相關(guān)的屬性有以下六個：
<1>rdb_child_pid：記錄執(zhí)行BGSAVE命令的子進程的ID，值為-1表示服務(wù)器沒有正在執(zhí)行BGSAVE命令。
<2>aof_child_pid：記錄執(zhí)行BGREWRITEAOF命令的子進程的ID，值為-1表示服務(wù)器沒有正在執(zhí)行BGREWRITEAOF命令。
<3>aof_rewrite_scheduled：BGREWRITEAOF命令延遲執(zhí)行的標識，值為1表示有BGREWRITEAOF命令被延遲了（服務(wù)器執(zhí)行BGSAVE命令期間收到的BGREWRITEAOF命令請求會被延遲到BGSAVE執(zhí)行完成之后執(zhí)行）。
<4>saveparams：記錄了自動保存條件的數(shù)組，即執(zhí)行BGSAVE的條件。可由“save”選項進行配置，例如：save 900 1，表示在900秒之內(nèi)，對數(shù)據(jù)庫至少進行了1次修改，則執(zhí)行BGSAVE命令。可以配置個條件。
<5>dirty：修改計數(shù)器，記錄上一次執(zhí)行BGSAVE之后已經(jīng)產(chǎn)生了多少修改。
<6>lastsave：上一次執(zhí)行自動保存操作（BGSAVE）的時間。
　　serverCron每次運行都會檢查“rdb_child_pid”和“aof_child_pid”兩個屬性的值，只要其中一個屬性的值不為-1，就檢查子進程是否有信號發(fā)送給服務(wù)器進程：
<1>若有信號，表示新的RDB文件已經(jīng)生成完畢，或者AOF文件已經(jīng)重寫完成，服務(wù)器需要進行相應(yīng)命令的后續(xù)操作，比如用新的RDB文件替換現(xiàn)有的RDB文件，或者用重寫后的AOF文件替換現(xiàn)有的AOF文件。
<2>若沒信號，則表示持久化操作尚未完成，程序不做任何操作。
　　如果檢查之后發(fā)現(xiàn)“rdb_child_pid”和“aof_child_pid”兩個屬性的值都為-1，表示服務(wù)器沒有正在進行持久化操作，這時會按以下三個步驟進行相應(yīng)檢查：
<1>檢查“aof_rewrite_scheduled”屬性的值，若為1，表示有BGREWRITEAOF操作被延遲了，則開始一次新的BGREWRITEAOF操作。
<2>檢查服務(wù)器的自動保存條件是否滿足：循環(huán)取出“saveparams”數(shù)組中的所有條件配置，逐個與“dirty”和“l(fā)astsave”屬性的值進行對比，只要其中一個條件配置的時間間隔大于“dirty”屬性值，并且修改數(shù)量大于“l(fā)astsave”屬性值，則表示自動保存的條件已經(jīng)滿足，若此時服務(wù)器沒有正在執(zhí)行其他持久化操作，則開始一次新的BGSAVE操作。
<3>檢查服務(wù)器設(shè)置的AOF重寫條件是否滿足，如果滿足，并且服務(wù)器沒有正在執(zhí)行其他持久化操作，自動開始一次新的BGREWRITEAOF操作。
整個檢查過程的流程圖：

（9）將AOF緩沖區(qū)的內(nèi)容寫入AOF文件
　　如果服務(wù)器開啟了AOF持久化功能，serverCron運行時會檢查AOF緩沖區(qū)“aof_buf”中有沒有內(nèi)容，若有，則將AOF緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫入AOF文件中。
（10）增加cronloops計數(shù)器的值
　　Redis服務(wù)器狀態(tài)的“cronloops”屬性記錄了serverCron函數(shù)執(zhí)行的次數(shù)，serverCron會在每次執(zhí)行之后將“cronloops”屬性的值加一。

事件的調(diào)度與執(zhí)行
（1）獲取到達時間與當前時間最接近的時間事件。
（2）阻塞并等待文件事件產(chǎn)生。（避免頻繁輪詢時間事件）
（3）若有文件事件產(chǎn)生，則處理文件事件。
（4）若獲取的時間事件的到達時間已到，則執(zhí)行時間事件，完成之后重新從步驟一開始新一輪的事件循環(huán)。
　　Redis服務(wù)器對文件事件和時間事件的處理都是同步、有序、原子地執(zhí)行的。因為時間事件在文件事件之后執(zhí)行，并且事件之間不會出現(xiàn)搶占，所以時間事件的實際處理時間，通常會比時間事件設(shè)定的到達時間稍晚一些。

Redis服務(wù)器初始化步驟

（1）初始化服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)
　　創(chuàng)建一個struct redisServer類型的實例變量作為服務(wù)器的狀態(tài)，并為結(jié)構(gòu)中的各個屬性設(shè)置默認值，例如：服務(wù)器的運行ID、默認配置文件路徑、默認端口等等，同時創(chuàng)建Redis命令表。
（2）載入配置選項
　　載入用戶指定的配置參數(shù)和配置文件，并根據(jù)用戶設(shè)定的配置，對服務(wù)器狀態(tài)變量的相關(guān)屬性進行修改。
（3）初始化服務(wù)器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　這一步主要是為服務(wù)器狀態(tài)中的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存，例如：
<1>“clients“：鏈表，保存所有與服務(wù)器連接的客戶端的狀態(tài)結(jié)構(gòu)。
<2>”db“：字典保存服務(wù)器的所有數(shù)據(jù)庫。
<3>”pubsub_channels“：字典，保存頻道訂閱信息。
<4>“pubsub_patterns”：鏈表，保存模式訂閱信息。
<5>”lua“：用于執(zhí)行Lua腳本的Lua環(huán)境。
<6>”slowlog“：用于保存慢查詢?nèi)罩尽?br /> 　　除此之外，還會進行一些非常重要的設(shè)置操作，例如：
<1>為服務(wù)器設(shè)置進程信號處理器。
<2>創(chuàng)建共享對象，例如經(jīng)常經(jīng)常用到的“OK”回復(fù)字符串對象，1到10000的字符串對象等等。
<3>為serverCron函數(shù)創(chuàng)建時間事件。
<4>如果AOF持久化功能已經(jīng)打開，則打開現(xiàn)有的AOF文件，若AOF文件不存在，則創(chuàng)建并打開一個新的AOF文件，為AOF寫入做好準備。
<5>初始化服務(wù)器的后臺I/O模塊，為將來的I/O操作做好準備。
（4）還原數(shù)據(jù)庫狀態(tài)
　　若服務(wù)器啟用了AOF持久化功能，則載入AOF文件，否則載入RDB文件，根據(jù)AOF文件或RDB文件記錄的內(nèi)容還原數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，同時在日志文件中打印出載入文件并還原數(shù)據(jù)庫狀態(tài)所耗費的時長。
（5）執(zhí)行事件循環(huán)
　　一切準備就緒，開始執(zhí)行服務(wù)器的事件循環(huán)，開始接受客戶端的連接請求，處理客戶端發(fā)送的命令請求。

Redis命令請求的執(zhí)行過程

（1）發(fā)送命令請求
　　當用戶在客戶端中鍵入一個命令請求時，客戶端會將這個命令請求轉(zhuǎn)換成協(xié)議格式，然后通過連接到服務(wù)器的套接字，將協(xié)議格式的命令請求發(fā)送給服務(wù)器。
（2）讀取命令請求
　　當客戶端與服務(wù)器之間的連接套接字因為客戶端的寫入而變得可讀時，服務(wù)器將調(diào)用命令請求處理器來執(zhí)行以下操作：
<1>讀取套接字中協(xié)議格式的命令請求，并將其保存到客戶端狀態(tài)的輸入緩沖區(qū)“querybuf”中。
<2>對輸入緩沖區(qū)中的命令請求進行分析，提取出命令請求中包含的命令參數(shù)，計算命令參數(shù)的個數(shù)，然后分別將它們保存到客戶端狀態(tài)的“argv”屬性和“argc”屬性中。
<3>調(diào)用命令執(zhí)行器，執(zhí)行客戶端指定的命令。
（3）命令執(zhí)行器——查找命令
　　根據(jù)客戶端狀態(tài)的argv[0]參數(shù)，在命令表中查找參數(shù)所指定的命令（查找結(jié)果不受命令名字大小寫影響），并將其保存到客戶端狀態(tài)的“cmd”屬性中。（命令表是一個字典，字典的鍵是命令的名字，字典的值是一個“redisCommand”結(jié)構(gòu)，記錄著Redis命令的實現(xiàn)函數(shù)與一些統(tǒng)計信息）
設(shè)置客戶端狀態(tài)的“cmd”屬性的示例圖：

（4）命令執(zhí)行器——執(zhí)行預(yù)備操作
<1>檢查客戶端狀態(tài)的“cmd”指針是否指向NULL，以此判斷用戶輸入的命令是否存在。
<2>根據(jù)客戶端狀態(tài)的“cmd”屬性指向的“redisCommand”結(jié)構(gòu)中的“arity”屬性值和客戶端狀態(tài)的“argc”屬性值，判斷用戶輸入的命令參數(shù)個數(shù)是否正確。
<3>通過客戶端狀態(tài)的“authenticated”屬性值判斷客戶端是否已經(jīng)通過了身份驗證，未通過只能執(zhí)行AUTH命令。
<4>如果服務(wù)器打開了“maxmemory”功能，在執(zhí)行命令之前，需要先檢查服務(wù)器的內(nèi)存占用情況，并在有需要時進行內(nèi)存回收，若內(nèi)存回收失敗則不再執(zhí)行后續(xù)步驟，向客戶端返回一個錯誤。
<5>如果服務(wù)器上一次執(zhí)行BGSAVE命令時出錯，并且服務(wù)器打開了"stop-writes-on-bgsave-error"功能， 而且服務(wù)器即將要執(zhí)行的命令是一個寫命令，那么服務(wù)器將拒絕執(zhí)行這個命令，并向客戶端返回一個錯誤。
<6>如果客戶端當前正在用SUBSCRIBE命令訂閱頻道，或者正在用PSUBSCRIBE命令訂閱模式， 那么服務(wù)器只會執(zhí)行客戶端發(fā)來的SUBSCRIBE 、PSUBSCRIBE 、UNSUBSCRIBE 、PUNSUBSCRIBE四個命令，其他別的命令都會被服務(wù)器拒絕。
<7>如果服務(wù)器正在進行數(shù)據(jù)載入，那么客戶端發(fā)送的命令必須帶有“l(fā)”標識（比如INFO 、SHUTDOWN 、PUBLISH，等等）才會被服務(wù)器執(zhí)行，其他別的命令都會被服務(wù)器拒絕。
<8>如果服務(wù)器因為執(zhí)行Lua腳本而超時并進入阻塞狀態(tài)，那么服務(wù)器只會執(zhí)行客戶端發(fā)來的SHUTDOWN nosave命令和SCRIPT KILL命令，其他別的命令都會被服務(wù)器拒絕。
<9>如果客戶端正在執(zhí)行事務(wù)，那么服務(wù)器只會執(zhí)行客戶端發(fā)來的EXEC 、DISCARD 、MULTI 、WATCH四個命令，其他命令都會被放進事務(wù)隊列中。
<10>如果服務(wù)器打開了監(jiān)視器功能，那么服務(wù)器會將要執(zhí)行的命令和參數(shù)等信息發(fā)送給監(jiān)視器。
（5）命令執(zhí)行器——調(diào)用命令的實現(xiàn)函數(shù)
client->cmd->proc(client);//client是指向客戶端狀態(tài)的指針
　　調(diào)用實現(xiàn)函數(shù)執(zhí)行指定操作，產(chǎn)生的相應(yīng)的命令回復(fù)，將其保存到客戶端狀態(tài)的輸出緩沖區(qū)中，并為客戶端的套接字關(guān)聯(lián)命令回復(fù)處理器，這個處理器負責將命令回復(fù)返回給客戶端。
（6）命令執(zhí)行器——執(zhí)行后續(xù)工作
<1>如果服務(wù)器開啟了慢查詢?nèi)罩竟δ?#xff0c;那么慢查詢?nèi)罩灸K會檢查是否需要為剛剛執(zhí)行完的命令請求添加一條新的慢查詢?nèi)罩尽?br /> <2>根據(jù)剛剛執(zhí)行命令所耗費的時長，更新被執(zhí)行命令的“redisCommand”結(jié)構(gòu)的“milliseconds”屬性， 并將命令的“redisCommand”結(jié)構(gòu)的“calls”計數(shù)器的值增一。
<3>如果服務(wù)器開啟了AOF持久化功能， 那么AOF持久化模塊會將剛剛執(zhí)行的命令請求寫入到AOF緩沖區(qū)里面。
<4>如果有其他從服務(wù)器正在復(fù)制當前這個服務(wù)器，那么服務(wù)器會將剛剛執(zhí)行的命令傳播給所有從服務(wù)器。
（7）將命令回復(fù)發(fā)送給客戶端
　　當客戶端套接字變?yōu)榭蓪憰r，服務(wù)器就會執(zhí)行命令回復(fù)處理器，將保存在客戶端輸出緩沖區(qū)的命令回復(fù)發(fā)送給客戶端。發(fā)送完畢之后，清空客戶端輸出緩沖區(qū)。
（8）客戶端接受并打印命令回復(fù)
　　客戶端接收到協(xié)議格式的命令回復(fù)之后，將其轉(zhuǎn)換成人類可讀的格式，并打印在客戶端屏幕上。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Redis的内部运作机制——Redis详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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