数据库redisDb与键过期删除方法是什么
本篇内容主要讲解“数据库redis Db与键过期删除方法是什么”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“数据库redis Db与键过期删除方法是什么”吧!
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一. 数据库
Redis的数据库使用字典作为底层实现,数据库的增、删、查、改都是构建在字典的操作之上的。
redis服务器将所有数据库都保存在服务器状态结构redisServer(redis.h/redisServer)的db数组(应该是一个链表)里:
struct redisServer { //.. // 数据库数组,保存着服务器中所有的数据库 redisDb *db; //.. }
在初始化服务器时,程序会根据服务器状态的dbnum属性来决定应该创建多少个数据库:
struct redisServer { // .. //服务器中数据库的数量 int dbnum; //.. }
dbnum属性的值是由服务器配置的database选项决定的,默认值为16;
二、切换数据库原理
每个Redis客户端都有自己的目标数据库,每当客户端执行数据库的读写命令时,目标数据库就会成为这些命令的操作对象。
127.0.0.1:6379> set msg 'Hello world' OK 127.0.0.1:6379> get msg "Hello world" 127.0.0.1:6379> select 2 OK 127.0.0.1:6379[2]> get msg (nil) 127.0.0.1:6379[2]>
在服务器内部,客户端状态redisClient结构(redis.h/redisClient)的db属性记录了客户端当前的目标数据库,这个属性是一个指向redisDb结构(redis.h/redisDb)的指针:
typedef struct redisClient { //.. // 客户端当前正在使用的数据库 redisDb *db; //.. } redisClient;
redisClient.db指针指向redisServer.db数组中的一个元素,而被指向的元素就是当前客户端的目标数据库。
我们就可以通过修改redisClient指针,让他指向服务器中的不同数据库,从而实现切换数据库的功能–这就是select命令的实现原理。
实现代码:
int selectDb(redisClient *c, int id) { // 确保 id 在正确范围内 if (id < 0 || id >= server.dbnum) return REDIS_ERR; // 切换数据库(更新指针) c->db = &server.db[id]; return REDIS_OK; }
三、数据库的键空间
1、数据库的结构(我们只分析键空间和键过期时间)
typedef struct redisDb { // 数据库键空间,保存着数据库中的所有键值对 dict *dict; /* The keyspace for this DB */ // 键的过期时间,字典的键为键,字典的值为过期事件 UNIX 时间戳 dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */ // 数据库号码 int id; /* Database ID */ // 数据库的键的平均 TTL ,统计信息 long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */ //.. } redisDb
上图是一个RedisDb的示例,该数据库存放有五个键值对,分别是sRedis,INums,hBooks,SortNum和sNums,它们各自都有自己的值对象,另外,其中有三个键设置了过期时间,当前数据库是服务器的第0号数据库。现在,我们就从源码角度分析这个数据库结构:
我们知道,Redis是一个键值对数据库服务器,服务器中的每一个数据库都是一个redis.h/redisDb结构,其中,结构中的dict字典保存了数据库中所有的键值对,我们就将这个字典成为键空间。
Redis数据库的数据都是以键值对的形式存在,其充分利用了字典高效索引的特点。
a、键空间的键就是数据库中的键,一般都是字符串对象;
b、键空间的值就是数据库中的值,可以是5种类型对象(字符串、列表、哈希、集合和有序集合)之一。
数据库的键空间结构分析完了,我们先看看数据库的初始化。
2、键空间的初始化
在redis.c中,我们可以找到键空间的初始化操作:
//创建并初始化数据库结构 for (j = 0; j < server.dbnum; j++) { // 创建每个数据库的键空间 server.db[j].dict = dictCreate(&dbDictType,NULL); // ... // 设定当前数据库的编号 server.db[j].id = j; }
初始化之后就是对键空间的操作了。
3、键空间的操作
我先把一些常见的键空间操作函数列出来:
// 从数据库中取出键key的值对象,若不存在就返回NULL robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key); /* 先删除过期键,以读操作的方式从数据库中取出指定键对应的值对象 * 并根据是否成功找到值,更新服务器的命中或不命中信息, * 如不存在则返回NULL,底层调用lookupKey函数 */ robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key); /* 先删除过期键,以写操作的方式从数据库中取出指定键对应的值对象 * 如不存在则返回NULL,底层调用lookupKey函数, * 不会更新服务器的命中或不命中信息 */ robj *lookupKeyWrite(redisDb *db, robj *key); /* 先删除过期键,以读操作的方式从数据库中取出指定键对应的值对象 * 如不存在则返回NULL,底层调用lookupKeyRead函数 * 此操作需要向客户端回复 */ robj *lookupKeyReadOrReply(redisClient *c, robj *key, robj *reply); /* 先删除过期键,以写操作的方式从数据库中取出指定键对应的值对象 * 如不存在则返回NULL,底层调用lookupKeyWrite函数 * 此操作需要向客户端回复 */ robj *lookupKeyWriteOrReply(redisClient *c, robj *key, robj *reply); /* 添加元素到指定数据库 */ void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val); /* 重写指定键的值 */ void dbOverwrite(redisDb *db, robj *key, robj *val); /* 设定指定键的值 */ void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val); /* 判断指定键是否存在 */ int dbExists(redisDb *db, robj *key); /* 随机返回数据库中的键 */ robj *dbRandomKey(redisDb *db); /* 删除指定键 */ int dbDelete(redisDb *db, robj *key); /* 清空所有数据库,返回键值对的个数 */ long long emptyDb(void(callback)(void*));
下面我选取几个比较典型的操作函数分析一下:
查找键值对函数–lookupKey
robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key) { // 查找键空间 dictEntry *de = dictFind(db->dict,key->ptr); // 节点存在 if (de) { // 取出该键对应的值 robj *val = dictGetVal(de); // 更新时间信息 if (server.rdb_child_pid == -1 && server.aof_child_pid == -1) val->lru = LRU_CLOCK(); // 返回值 return val; } else { // 节点不存在 return NULL; } }
添加键值对–dbAdd
添加键值对使我们经常使用到的函数,底层由dbAdd()函数实现,传入的参数是待添加的数据库,键对象和值对象,源码如下:
void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val) { // 复制键名 sds copy = sdsdup(key->ptr); // 尝试添加键值对 int retval = dictAdd(db->dict, copy, val); // 如果键已经存在,那么停止 redisAssertWithInfo(NULL,key,retval == REDIS_OK); // 如果开启了集群模式,那么将键保存到槽里面 if (server.cluster_enabled) slotToKeyAdd(key); }
好了,关于键空间操作函数就分析到这,其他函数(在文件db.c中)大家可以自己去分析,有问题的话可以回帖,我们可以一起讨论!
四、数据库的过期键操作
在前面我们说到,redisDb结构中有一个expires指针(概况图可以看上图),该指针指向一个字典结构,字典中保存了所有键的过期时间,该字典称为过期字典。
过期字典的初始化:
// 创建并初始化数据库结构
for (j = 0; j < server.dbnum; j++) { // 创建每个数据库的过期时间字典 server.db[j].expires = dictCreate(&keyptrDictType,NULL); // 设定当前数据库的编号 server.db[j].id = j; // .. }
a、过期字典的键是一个指针,指向键空间中的某一个键对象(就是某一个数据库键);
b、过期字典的值是一个long long类型的整数,这个整数保存了键所指向的数据库键的时间戳–一个毫秒精度的unix时间戳。
下面我们就来分析过期键的处理函数:
1、过期键处理函数
设置键的过期时间–setExpire()
/* * 将键 key 的过期时间设为 when */ void setExpire(redisDb *db, robj *key, long long when) { dictEntry *kde, *de; // 从键空间中取出键key kde = dictFind(db->dict,key->ptr); // 如果键空间找不到该键,报错 redisAssertWithInfo(NULL,key,kde != NULL); // 向过期字典中添加该键 de = dictReplaceRaw(db->expires,dictGetKey(kde)); // 设置键的过期时间 // 这里是直接使用整数值来保存过期时间,不是用 INT 编码的 String 对象 dictSetSignedIntegerVal(de,when); } 获取键的过期时间–getExpire() long long getExpire(redisDb *db, robj *key) { dictEntry *de; // 如果过期键不存在,那么直接返回 if (dictSize(db->expires) == 0 || (de = dictFind(db->expires,key->ptr)) == NULL) return -1; redisAssertWithInfo(NULL,key,dictFind(db->dict,key->ptr) != NULL); // 返回过期时间 return dictGetSignedIntegerVal(de); } 删除键的过期时间–removeExpire() // 移除键 key 的过期时间 int removeExpire(redisDb *db, robj *key) { // 确保键带有过期时间 redisAssertWithInfo(NULL,key,dictFind(db->dict,key->ptr) != NULL); // 删除过期时间 return dictDelete(db->expires,key->ptr) == DICT_OK; }
2、过期键删除策略
通过前面的介绍,大家应该都知道数据库键的过期时间都保存在过期字典里,那假如一个键过期了,那么这个过期键是什么时候被删除的呢?现在来看看redis的过期键的删除策略:
a、定时删除:在设置键的过期时间的同时,创建一个定时器,在定时结束的时候,将该键删除;
b、惰性删除:放任键过期不管,在访问该键的时候,判断该键的过期时间是否已经到了,如果过期时间已经到了,就执行删除操作;
c、定期删除:每隔一段时间,对数据库中的键进行一次遍历,删除过期的键。
其中定时删除可以及时删除数据库中的过期键,并释放过期键所占用的内存,但是它为每一个设置了过期时间的键都开了一个定时器,使的cpu的负载变高,会对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。
惰性删除有效的克服了定时删除对CPU的影响,但是,如果一个过期键很长时间没有被访问到,且若存在大量这种过期键时,势必会占用很大的内存空间,导致内存消耗过大。
定时删除可以算是上述两种策略的折中。设定一个定时器,每隔一段时间遍历数据库,删除其中的过期键,有效的缓解了定时删除对CPU的占用以及惰性删除对内存的占用。
在实际应用中,Redis采用了惰性删除和定时删除两种策略来对过期键进行处理,上面提到的lookupKeyWrite等函数中就利用到了惰性删除策略,定时删除策略则是在根据服务器的例行处理程序serverCron来执行删除操作,该程序每100ms调用一次。
惰性删除函数–expireIfNeeded()
源码如下:
/* 检查key是否已经过期,如果是的话,将它从数据库中删除 * 并将删除命令写入AOF文件以及附属节点(主从复制和AOF持久化相关) * 返回0代表该键还没有过期,或者没有设置过期时间 * 返回1代表该键因为过期而被删除 */ int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) { // 获取该键的过期时间 mstime_t when = getExpire(db,key); mstime_t now; // 该键没有设定过期时间 if (when < 0) return 0; // 服务器正在加载数据的时候,不要处理 if (server.loading) return 0; // lua脚本相关 now = server.lua_caller ? server.lua_time_start : mstime(); // 主从复制相关,附属节点不主动删除key if (server.masterhost != NULL) return now > when; // 该键还没有过期 if (now <= when) return 0; // 删除过期键 server.stat_expiredkeys++; // 将删除命令传播到AOF文件和附属节点 propagateExpire(db,key); // 发送键空间操作时间通知 notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED, "expired",key,db->id); // 将该键从数据库中删除 return dbDelete(db,key); }
定期删除策略
过期键的定期删除策略由redis.c/activeExpireCycle()函数实现,服务器周期性地操作redis.c/serverCron()(每隔100ms执行一次)时,会调用activeExpireCycle()函数,分多次遍历服务器中的各个数据库,从数据库中的expires字典中随机检查一部分键的过期时间,并删除其中的过期键。
删除过期键的操作由activeExpireCycleTryExpire函数(activeExpireCycle()调用了该函数)执行,其源码如下:
/* 检查键的过期时间,如过期直接删除*/ int activeExpireCycleTryExpire(redisDb *db, dictEntry *de, long long now) { // 获取过期时间 long long t = dictGetSignedIntegerVal(de); if (now > t) { // 执行到此说明过期 // 创建该键的副本 sds key = dictGetKey(de); robj *keyobj = createStringObject(key,sdslen(key)); // 将删除命令传播到AOF和附属节点 propagateExpire(db,keyobj); // 在数据库中删除该键 dbDelete(db,keyobj); // 发送事件通知 notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED, "expired",keyobj,db->id); // 临时键对象的引用计数减1 decrRefCount(keyobj); // 服务器的过期键计数加1 // 该参数影响每次处理的数据库个数 server.stat_expiredkeys++; return 1; } else { return 0; } }
到此,相信大家对“数据库redis Db与键过期删除方法是什么”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是创新互联网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!
分享题目:数据库redisDb与键过期删除方法是什么
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