已通过os信号请求关闭服务器,redis（一）内部机制的介绍和启动过程

redis(一)内部机制的介绍和启动过程

redis的基本介绍

redis服务端

redis客户端

redis的持久化

redis中的文件事件和时间时间

redis的启动过程

redis的基本介绍

redis是一种非关系型数据库，采用=key，value的形式来存储数据。key是二进制数据，对于value的数据类型，redis支持string、hash、list、set、sorted set五种类型。

对于单个redis实例，内部使用多线程通信，但是对外采用RESP单线程通信协议，在TCP层通过二进制方式进行传输数据，单线程采用同步的请求方式。

redis服务端

redis服务端内部结构为struct redisServer和struct redisDb。redis中默认16个数据库，可以通过配置来修改数据库数量，每一个数据库对应一个redisDb。数据库之间的数据是相互独立的。查询数据的时候，可以通过select指定具体某个数据库。

1 struct redisServer {2 int dbnum;//服务器的数据库数量，值由服务器配置的“databases”选项决定，默认为16

3 redisDb *db;//数组，保存着服务器中的所有数据库

5 list *clients;//一个链表，保存了所有客户端状态，每个链表元素都是“redisClient”结构

7 time_t unixtime;//保存秒级精度的系统当前UNIX时间戳，减少获取系统当前时间的系统调用次数，100毫秒更新一次

8 long long mstime;//保存毫秒级精度的系统当前UNIX时间戳

9 unsigned lruclock;//默认每10秒更新一次，用于计算数据库键的空转时长，数据库键的空转时长 = 服务器的“lruclock”属性值 - 数据库键值对象的“lru”属性值

11 long long ops_sec_last_sample_time;//上一次进行服务器每秒执行命令数量抽样的时间

12 long long ops_sec_last_sample_ops;//上一次进行服务器每秒执行命令数量抽样时，服务器已执行命令的数量

13 long long ops_sec_samples[REDIS_OPS_SEC_SAMPLE];//环形数组，每个元素记录一次服务器每秒执行命令数量抽样结果，估算服务器在最近一秒钟处理的命令请求数量(数组长度默认为16，100毫秒更新一次)

14 int ops_sec_idx;//ops_sec_samples数组的索引值，每次抽样后值增1，等于16时重置为0

16 size_t stat_peak_memory;//已使用内存峰值

18 int shutdown_asap;//关闭服务器的标识，1表示关闭，0不关闭

20 pid_t rdb_child_pid;//记录执行BGSAVE命令的子进程的ID，-1表示服务器没有正在执行BGSAVE

21 pid_t aof_child_pid;//记录执行BGREWRITEAOF命令的子进程的ID，-1表示服务器没有正在执行BGREWRITEAOF

22 int aof_rewrite_scheduled;//1表示有BGREWRITEAOF命令被延迟了(服务器执行BGSAVE期间收到的BGREWRITEAOF会被延迟到BGSAVE执行完成之后执行)

23 struct saveparam *saveparams;//记录了自动保存条件的数组(执行BGSAVE的条件)

24 long long dirty;//修改计数器(上一次执行BGSAVE之后已经产生了多少修改)

25 time_t lastsave;//上一次执行自动保存操作(BGSAVE)的时间

26 sds aof_buf;//AOF缓冲区

28 int cronloops;//serverCron函数的运行次数计数器

30 lua;//用于执行Lua脚本的Lua环境

31 redisClient *lua_client;//Lua脚本的伪客户端，在服务器运行的整个生命周期一直存在，直至服务器关闭才会关闭

32 dict *lua_scripts;//字典，记录所有载入的Lua脚本，键为某个Lua脚本的SHA1校验和，值为对应的Lua脚本

33 dict *repl_scriptcache_dict;//字典，记录已经传播给所有从服务器的所有Lua脚本，键为脚本的SHA1校验和，值为NULL，用于EVALSHA1命令的复制

35 long long slowlog_entry_id;//下一条慢查询日志的ID

36 list *slowlog;//保存了所有慢查询日志的链表

37 long long slowlog_log_slower_than;//服务器配置“slowlog-log-slower-than”选项的值，表示查询慢于多少微秒便记录慢查询日志

38 unsigned long slowlog_max_len;//服务器配置“slowlog-max-len”选项的值，表示服务器最多保存多少条慢查询日志记录，若超出，最久的记录会被覆盖

40 monitors;//链表，监视器客户端列表

42 dict *pubsub_channels;//字典，保存所有频道的订阅关系，键为某个被订阅的频道，值为链表，记录了所有订阅这个频道的客户端

43 list *pubsub_patterns;//链表，保存所有模式的订阅关系，每个链表节点都包含了订阅的客户端和被订阅的模式

44 };

struct redisDb {

dict*dict;//数据库键空间字典，保存数据库中所有的键值对

dict *expires;//过期字典，保存数据库中所有键的过期时间

dict *watched_keys;//字典，正在被WATCH命令监视的键

};

redisDb中三个字典中的key共享对象，value值不一样。对于过期的键，redis采用惰性删除和定时删除相结合的方式，惰性删除，指执行之前会查看这个key是否过期，定时删除值一段时间之后分多次遍历数据库，每次只删除部分过期的数据。

redis客户端

redis-server通过tcp端口或socket来创建和redis-cli的连接，可以修改redis.conf中的maxclients来指定最大连接数，在建立连接之后，socket会被设置为非阻塞模式，同时创造一个struct redisClient来保存客户端的连接信息。

1 struct redisClient {2 redisDb *db;//记录客户端当前正在使用的数据库，上文提到之前有16个们默认的数据库，可以通过select进行切换数据库

3 int fd;//客户端正在使用的套接字描述符，-1表示伪客户端(AOF文件或者Lua脚本)，大于-1表示普通客户端

4 robj *name;//客户端名字

5 int flags;//客户端标志，记录了客户端的角色，以及客户端目前所处的状态

6 sds querybuf;//输入缓冲区，根据输入内容动态地缩小或扩大，但不能超过1GB，否则服务器将关闭这个客户端

7 robj **argv;//命令与命令参数，数组，每个元素都是一个字符串对象，argv[0]为命令，其余元素为参数

8 int argc;//argv数组的长度

9 struct redisCommand *cmd;//当前执行的命令的实现函数，指向命令表中的命令结构

10 char buf[REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES];//固定大小输出缓冲区，数组，默认大小为16KB

11 int bufpos;//buf数组目前已使用的字节数量

12 list *reply;//可变大小输出缓冲区，链表

13 obuf_soft_limit_reached_time：记录了“reply”输出缓冲区第一次到达软性限制的时间，用于计算持续超出软性限制的时长，以此决定是否关闭客户端14 int authenticated;//0表示未通过身份验证，1表示已通过身份验证

15 time_t ctime：创建客户端的时间，可用于计算客户端与服务器连接的时间长度16 time_t lastinteraction：客户端与服务器最后一次进行互动的时间，可用于客户端的空转时长17 multiState mstate;//事务状态，包含一个事务队列，以及一个已入列命令计数器

18 };

db：是一个指针，指向Redis服务器状态结构中的“db”数组其中一个元素，表示当前客户端正在使用的数据库。默认情况下，Redis客户端的目标数据库为0号数据库，可以通过select命令切换，所以select命令的实现原理为：修改redisClient.db指针，让它指向服务器中指定的数据库。

fd：连接当前客户端与Redis服务器的套接字描述符。值为-1表示伪客户端(AOF文件或者Lua脚本)，值大于-1则表示普通客户端。Redis客户端分为普通客户端与伪客户端两种类型，其中通过网络连接与Redis服务器进行连接的就是普通客户端，反之则是伪客户端了。伪客户端也有两种类型，分别是Lua脚本的伪客户端和AOF文件的伪客户端。Redis服务器状态结构的“lua_client”属性就保存了Lua脚本的伪客户端，它会在Redis服务器初始化时就被创建，负责执行Lua脚本中包含的Redis命令，在服务器运行的整个生命周期一直存在，直至服务器关闭才会关闭。而AOF伪客户端则是在载入AOF文件时被创建，用于执行AOF文件中的Redis命令，在AOF文件载入完成之后被关闭。client list：列出目前所有连接到服务器的普通客户端。

redis的持久化

AOF、RDB指的是redis持久化策略，可以通过redis.conf中的参数来配置。

appendfsync (always/everysec/no)

save [time(s)] [times]

AOF指的是保存操作命令，他会将每一次redis的数据操作命令追加到文件中，当键过期的时候会加入del命令，并且每过一段时间，会对已经生成的文件优化一次，主要指的是操作命令的合并。

RDB指的是执行save或bgsave命令创建一个新的RDB文件，新建一个子进程，把所有的数据写入文件。

redis中的文件事件和时间时间

redis中的事件分为文件事件和时间事件

文件事件：指的是通过epoll实现io多路复用程序来监听多个套接字，对读、写、关闭、连接都支持事务，支持原子操作。

时间事件：指的是redis中在默写特定时间执行操作，主要有定时事件和周期性事件。所有的时间事件会被放在一个无须列表中，新加入的事件会在事件的头部插入。每次执行事件的时候都会去遍历列表。正常情况下只有一个serverCron时间时间，在benchmark模式下，也只有两个时间事件。

redis的启动过程

(1)初始化服务器状态结构