Redis源码剖析从入门到精通（redis 源码详解）

Redis（Remote Dictionary Server）是一个基于内存的高性能键值型数据库，被广泛用于数据缓存、消息队列、应用程序会话管理等场景中。为了更好地理解 Redis 的内部实现，本篇文章将对 Redis 的源代码进行剖析，帮助读者从入门到精通 Redis。

一、Redis 的安装与使用

Redis 的安装可以通过源码编译或下载二进制文件进行安装。建议在 Linux 系统中使用源码编译安装 Redis，安装步骤如下：

1. 下载并解压源代码：

“`sh

wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.5.tar.gz

tar xvzf redis-6.2.5.tar.gz

2. 进入源代码并进行编译：

```sh
cd redis-6.2.5
make

3. 启动 Redis 服务器：

“`sh

src/redis-server

4. 运行 Redis 客户端：

```sh
src/redis-cli

通过 Redis 客户端，可以进行 Redis 的基本操作，例如设置键值对、获取键值对、删除键值对等，示例代码如下：

“`sh

127.0.0.1:6379> SET mykey “hello world”

OK

127.0.0.1:6379> GET mykey

“hello world”

127.0.0.1:6379> DEL mykey

(integer) 1

二、Redis 的数据结构与实现

Redis 支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合和有序集合。每种数据结构都有对应的操作命令，例如对字符串的操作命令包括 SET、GET、DEL 等。

Redis 的数据结构并不是简单的数据结构，而是一种“对象”（object）的抽象。每个对象都有一个类型、一个表示数据结构的指针和一些其他属性，例如对象的引用计数和过期时间等。Redis 通过该“对象”抽象，实现了多种复杂的功能，例如持久化、过期清除和发布订阅等机制。

Redis 的数据结构实现在 Redis 源代码中的 src 目录下，每个数据结构都有对应的源文件，例如字符串的实现在 src/string.c 中，哈希表的实现在 src/dict.c 中。

三、Redis 的事件驱动模型

Redis 的服务器采用事件驱动模型，通过 epoll 或 kqueue 等机制实现网络 IO 的异步处理，从而提高服务器的并发性能。Redis 的事件驱动模型实现在 src 目录下的 ae.c 和 ae_epoll.c 文件中。

Redis 的事件驱动模型中有两个核心结构体，分别为 aeEventLoop 和 aeFileEvent，分别表示事件循环和文件事件。

aeFileEvent 结构体定义了文件事件的相关属性，例如文件描述符、事件类型和事件处理函数等：

```c
typedef struct aeFileEvent {
    int mask; /* 事件类型，取值可以是 AE_READABLE 或 AE_WRITABLE */
    aeFileProc *rfileProc; /* 可读事件的处理函数 */
    aeFileProc *wfileProc; /* 可写事件的处理函数 */
    void *clientData; /* 时间的私有数据 */
} aeFileEvent;

aeEventLoop 结构体表示事件循环，其中 maxfd 和 setsize 表示文件描述符的最大值和已经注册的文件事件数，timeEvent 表示时间事件的链表头，大小为 6 个时间粒度的插槽，而文件事件则通过 fd 属性指向对应的 aeFileEvent 结构体：

“`c

typedef struct aeEventLoop {

int maxfd; /* 文件描述符的最大值 */

int setsize; /* 已注册的文件事件数 */

aeFileEvent *events; /* 文件事件数组 */

aeFiredEvent *fired; /* 激活的文件事件 */

aeTimeEvent *timeEventHead[AE_TIME_EVENT_NUM]; /* 时间事件链表头 */

int stop; /* 事件循环是否需要停止 */

void *apidata; /* 底层事件框架所需数据 */

aeBeforeSleepProc *beforesleep; /* 在事件处理前需要执行的函数 */

} aeEventLoop;

四、Redis 的持久化机制

Redis 的持久化机制分为 RDB 和 AOF 两种模式，RDB 是一种快照模式，即将 Redis 内存中的数据保存到磁盘上，而 AOF 是一种追加模式，即将 Redis 的操作记录以文本格式追加到一个文件中。

Redis 在持久化方面的实现非常简单，实现代码位于 src 目录下的 rdb.c 和 aof.c 中。在 RDB 持久化方面，Redis 通过递归序列化整个数据库中的键值对，并将其写入到一个临时文件中，最后再将临时文件替换为新的 RDB 文件。

在 AOF 持久化方面，Redis 将每条写命令记录到 AOF 文件中，并在重启服务器时重新执行这些命令。当 AOF 文件过大时，Redis 会通过执行 BGREWRITEAOF 命令将其压缩成新的 AOF 文件。

五、Redis 的线程安全性

Redis 的内部实现非常注重线程安全性，在单进程环境下，Redis 通过各种机制确保自己的线程安全性，例如对 Redis 的命令进行加锁、对 Redis 的执行命令进行计数等。

在多进程环境下，Redis 通过集群化的方式来确保线程安全性，通过将多个 Redis 节点联合起来对外提供服务，以达到分布式共享状态的目的。

六、结语

Redis 源码是一份非常值得阅读和学习的代码，通过对 Redis 源码进行深入剖析，可以更好地理解 Redis 的内部实现和设计思想。本篇文章从 Redis 的安装与使用，到数据结构与实现、事件驱动模型、持久化机制和线程安全性等方面进行了简要介绍，希望对读者在学习 Redis 方面有所帮助。