学习Redis之旅：理解Redis源码
Redis是一个开源、高性能的数据结构服务器，支持key-value常见操作，常用于缓存、消息队列、计数器等场景下。虽然Redis的使用比较灵活，但是想要深入了解Redis的底层原理，就需要阅读并理解Redis的源码。
本文将从Redis的存储结构、网络模型、事件驱动模型等多个方面，深入探讨Redis的底层实现，并尝试理解Redis源码。
一、存储结构
Redis在内存中管理数据，数据结构分为五种：String、Hash、List、Set、Zset。其中，String最为基础，其他四种数据结构均可以由String构建而成。
1、String
“`c
struct sdshdr {
int len; // 记录当前字符串长度
int free; // 记录当前sds字符串空闲空间长度
char buf[]; // 字符串内容
}
2、Hash```ctypedef struct dictEntry { void *key; // 键 union { void *val; uint64_t u64; int64_t s64; double d; } v; // 值 struct dictEntry *next; /* 指向下一个哈希节点，形成拉链表 */} dictEntry;typedef struct dictht { dictEntry **table; // 哈希表数组 unsigned long size; // 哈希表大小 unsigned long sizemask; // 哈希表大小掩码，用于计算索引值 unsigned long used; // 哈希表已用节点数量} dictht;typedef struct dict { dictType *type; // 类型特定函数 void *privdata; // 私有数据 dictht ht[2]; // 两个哈希表，一个平时使用，一个进行扩容或者缩容 long rehashidx; // rehashes 链表索引 unsigned long iterators; // 当前Dict被迭代器使用的数量} dict;3、List
“`c
typedef struct listNode {
struct listNode *prev; // 前置节点
struct listNode *next; // 后置节点
void *value; // 值
} listNode;
typedef struct list {
listNode *head; // 表头节点
listNode *tl; // 表尾节点
void *(*dup)(void *ptr); // 对链表中的值进行复制的函数
void *(*free)(void *ptr); // 对链表中的值进行释放的函数
int (*match)(void *ptr, void *key); // 在函数中查找链表中值和给定值相等的元素
unsigned long len; // 列表所包含的节点数量
} list;
4、Set```ctypedef struct { dict *dict; // 使用字典实现} set;5、Zset
“`c
typedef struct zskiplistNode {
double score; // 权重值
struct zskiplistNode *backward; // 前一个节点, 从高层链表索引时使用
struct zskiplistLevel { // 跳跃表索引
struct zskiplistNode *forward; // 下一个节点，从底层链表索引时使用
unsigned int span; // 索引区间包括span个元素
} level[]; // 该节点所拥有的层数
} zskiplistNode;
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tl; // 头尾指针
unsigned long length; // 长度
int level; // 层数
} zskiplist;
typedef struct zset {
zskiplist *zsl; // 成功列表
dict *dict; // 字典
} zset;
二、网络模型Redis采用I/O多路复用，实现单线程下的高并发访问。Redis基于Reactor模式，将所有网络操作都转化为事件，通过事件驱动处理网络请求。1、事件处理核心```cvoid aeMn(aeEventLoop *eventLoop) { eventLoop->stop = 0; while (!eventLoop->stop) { aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS); }}int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) { int processed = 0, numevents; // 等待事件产生（可读可写可异常） if (eventLoop->maxfd != -1 || (flags & AE_TIME_EVENTS) || (flags & AE_DONT_WT)) { int j; aeTimeEvent *shortest = NULL; struct timeval tv, *tvp; // 如果是使用事件轮询阻塞方式，那就需要加入超时时间 if (eventLoop->timeEventNext) { shortest = eventLoop->timeEventNext; long now_sec, now_ms; aeGetTime(&now_sec, &now_ms); tvp = &tv; tvp->tv_sec = shortest->when_sec - now_sec; if (shortest->when_ms tvp->tv_usec = (shortest->when_ms + 1000 - now_ms) * 1000; tvp->tv_sec--; } else { tvp->tv_usec = (shortest->when_ms - now_ms) * 1000; } if (tvp->tv_sec tv_sec = 0; if (tvp->tv_usec tv_usec = 0; } else { if (flags & AE_DONT_WT) { tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0; tvp = &tv; } else { tvp = NULL; } } // 多路复用 numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp); // 遍历已注册的各个fd，如果该fd上有事件了则处理 for (j = 0; j aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd]; int mask = eventLoop->fired[j].mask; int fd = eventLoop->fired[j].fd; int fired = 0; // 用来记录事件是否已经触发 if (fe->mask & mask & AE_READABLE) { fired = 1; fe->rfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask); } if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) { if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) fe->wfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask); } } processed += numevents; } // 处理用户传入的EventLoop事件 if (flags & AE_TIME_EVENTS) processed += processTimeEvents(eventLoop); return processed; }2、文件事件处理器
“`c
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData)
{
// 取出 fd 的结构
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
// 监听读写事件
if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)
return AE_ERR;
// 设置 fd 的掩码
fe->mask |= mask;
if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;
if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;
fe->clientData = clientData;
if (fd > eventLoop->maxfd)
eventLoop->maxfd = fd;
return AE_OK;
}
三、事件驱动模型1、I/O多路复用```cint aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) { int j, numevents = 0; // 执行多路复用 if (eventLoop->maxfd != -1) { // 等待事件 int retval = select(eventLoop->maxfd+1, &eventLoop->rfds, &eventLoop->wfds, &eventLoop->efds, tvp); //香港服务器首选，2H2G首月10元开通。（）提供简单好用，价格厚道的香港/美国云服务器和独立服务器。IDC+ISP+ICP资质。ARIN和APNIC会员。成熟技术团队15年行业经验。