Redis源码学习全景式解析（redis源码学习全集）

Redis源码学习全景式解析

Redis是一种开源、内存数据结构存储系统，它具有高性能、可扩展性以及灵活性等特点，在互联网领域得到了广泛应用。学习Redis的源码对于深入理解其内部实现和性能优化具有重要意义。本文将结合实际代码，从源码层面对Redis进行全景式解析。

一、源码结构

Redis的源码结构比较清晰，主要分为以下几个部分：

1. src: Redis主程序

2. deps: Redis依赖的第三方库

3. tests: Redis测试程序

4. utils: Redis的工具程序

其中，src目录下的redis.c是Redis的主程序文件，包含了Redis的大部分代码。

二、主要功能实现

Redis主要实现以下功能：

1. 数据结构：Redis支持多种数据结构，包括字符串、列表、哈希、集合、有序集合等。其中，字符串是最基本的数据结构，也是其他数据结构的基础。

2. 持久化：Redis支持RDB（快照）和AOF（追加写入）两种持久化方式。RDB是将整个Redis数据集以快照的方式保存到硬盘上，而AOF则是将Redis执行的所有命令记录到一个追加写入的命令日志文件中。

3. 复制：Redis支持主从复制和部分复制两种方式。主从复制是指将一个Redis服务器的数据复制到其他的Redis服务器，而部分复制则是指只复制指定的数据。

4. 高可用性：Redis通过Sentinel实现高可用性。Sentinel可以监控多个Redis实例的状况，并在主节点宕机时自动将其它机器上的从节点升级为主节点。

5. 集群：Redis通过Cluster实现分布式集群。Cluster将多个Redis节点组成一个分区，每个分区可以包含多个节点。分区之间相互独立，具备高可用性。

三、核心代码分析

1. 数据结构

Redis支持多种数据结构，包括字符串、列表、哈希、集合、有序集合等。这些数据结构的内部实现都是使用C语言结构体来实现的。以哈希表为例，其内部实现如下：

typedef struct dictEntry {
    void *key;
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
        double d;
    } v;
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

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;
    int iterators;
} dict;

其中，dictEntry表示哈希表中的键值对，而dictht表示哈希表。dict表示字典，其中包含了两个dictht结构体，用于实现哈希表的rehash过程。

2. 持久化

Redis支持RDB（快照）和AOF（追加写入）两种持久化方式。其中，RDB的实现是通过fork()系统调用来实现的。当需要进行快照时，Redis会fork出一个新的进程来执行快照操作。该进程会将数据写入到一个临时文件中，待写入完成后，再将临时文件重命名为RDB文件。而AOF则是通过将Redis执行的所有命令记录到一个追加写入的命令日志文件中来实现的。

3. 复制

Redis支持主从复制和部分复制。其中，主从复制的实现可以分为以下几个步骤：

1) Slave向Master发送SYNC命令，请求复制数据。

2) Master接收到SYNC命令后，执行bgsave命令，将当前数据集以RDB的方式保存到磁盘中。

3) Master向Slave发送快照文件，并开始执行命令缓冲区中未执行的命令。

4) Slave将接收到的快照文件写入到本地磁盘中，并根据收到的命令更新自己的数据集。

主从复制的核心代码如下：

void syncCommand(redisClient *c) {
    ...
    replicationSendAck();
    ...    
    sendBulkToSlave(c->slave, getDecodedObject(c->argv[2]));
    ...
    createReplicationBacklog();
    ...    
    flagTransaction(c->slave);
    ...    
    replicationFeedSlaves(c->db->id, &argc, c->argv, c->argc);
    ...    
    syncWithMaster();
    ...
}

其中，replicationSendAck()用于发送应答信息，sendBulkToSlave()用于将快照数据发送给Slave，createReplicationBacklog()用于创建复制缓存区等。

4. 高可用性

Redis通过Sentinel实现高可用性。Sentinel可以监控多个Redis实例的状况，并在主节点宕机时自动将其它机器上的从节点升级为主节点。这个过程可以分为以下几个步骤：

1) Sentinel向Redis服务器发送INFO命令，获取Redis实例的相关信息。

2) Sentinel根据获取到的响应信息计算出Redis实例的名字和状态，并对其进行状态更新。

3) 如果当前Sentinel发现某个Redis实例的状态异常，会向其他Sentinel发送消息，请求进行选举。

4) 根据指定的规则，Sentinel选出一个新的Master，将其他Redis实例设置为Slave，并将快照文件和AOF文件从Master复制到Slave。

5. 集群

Redis通过Cluster实现分布式集群。具体实现过程如下：

1) 在Redis Cluster中，每个节点都有一个ID，称为节点ID。

2) 集群中的每个节点都会属于不同的槽。一个槽可以包含多个Redis键值，其中槽的数量是可以进行扩容的。

3) 在Redis Cluster中，使用Gossip协议进行节点之间的通信。每个节点都会向集群中的其他节点发送信息，以维护集群的状态。

4) 当一个节点需要执行某个槽的操作时，它会根据槽的信息，自动将相应的键值发送到对应的节点上。

5) 如果某个节点宕机或者需要进行槽的重分配时，集群会选出一个新的节点代替其位置。

四、总结

本文对Redis进行了全景式的源码解析，对于想要深入理解Redis内部实现和性能优化的开发者来说具有重要参考意义。在实际的开发中，需要结合具体的应用场景和实际需求，灵活使用Redis提供的各种功能。