深度剖析Redis深入剖析核心代码(redis核心代码)

Redis作为目前最流行的内存数据库,其简单易用、性能卓越的特点受到了越来越多的关注。本文将从Redis的核心代码出发,深入剖析Redis的内部实现原理,通过这种方式进一步加深我们对Redis的理解。

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Redis的核心数据结构

Redis支持的数据结构很多,比如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。这些数据结构都是值对象valueObject的子类。在Redis的内部实现中,valueObject是一个通用的结构体,用于包装各种数据类型的值,在处理各种命令时都是以valueObject为操作对象的。

具体来说,字符串是Redis的基础数据类型,也是Redis其他数据类型的基础组成部分。字符串类型的实现非常简单,它的数据结构只是一个保存字符数组的缓冲区。这个缓冲区中的字符数组就是Redis中的字符串。

哈希表是Redis中的一种高效的散列表实现,它的查找、插入、删除操作的平均复杂度都是O(1)。Redis的哈希表实现采用了开放寻址法,将表中所有元素连续存储在一块内存里,空间利用率高,缓存友好。Redis的哈希表实现是基于dict(字典)结构体实现的,如下是dict结构体的定义:

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 dictType {
uint64_t (*hashFunction)(const void *key);
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
void *privdata;
} dictType;

typedef struct dict {
dictType *type;
void *privdata;
dictht ht[2];
long rehashidx;
} dict;

可以看到,Redis的哈希表实现采用了双哈希表,其中一张哈希表用于读写操作,另一张哈希表作为增量重建表,在进行rehash操作时起到缓冲作用。

同时,Redis的集合和有序集合都是由哈希表实现的,它们的底层实现与哈希表非常相似,只是哈希表中的键值对都是空值。

Redis的内存管理

Redis基于内存缓存的性能体现最为明显,因此它的内存管理非常重要。Redis的内存管理全靠自己,采用了一些特殊的技术来保证内存的高效使用。

Redis的内存分配器采用了jemalloc,它是一种专为多线程程序设计的内存分配器,采用了等分配原则以及数据缓存技术,能极大地提高内存分配效率以及减少碎片等问题。

另外,为了避免Redis的内存浪费问题,它采用了传统的内存池技术,通过预先申请一块固定大小的内存块,按照固定大小的内存块对内存进行划分,将每一块内存块都保存在一个链表中。每次需要内存的时候,Redis会从链表中取出空闲的内存块进行使用,在内存不足时再去申请新的内存块。

Redis的并发控制

Redis的内部实现是线程安全的,它采用了基于单线程事件循环扩展的多路复用IO模型,利用epoll(Linux)或kqueue(BSD)实现高效的网络IO。Redis的单线程模型中,并没有多线程操作内存或数据,而是通过队列将读写操作异步化,由单个事件线程轮询监听事件,并将事件交给工作线程处理。

当客户端连接到Redis时,它首先会发送一个带有命令的请求,Redis会将该请求放置到队列中,随后该客户端就可以执行其他操作。此时事件线程会继续轮询听事件,一旦发现队列中有新的请求,它就会按照队列中的请求序列一个一个处理请求,直到所有请求都被处理完毕。

在 Redis 中,我们经常能看到的超时机制,就是通过 Redis 的定时器来实现,而 Redis 的定时器,其实就是基于事件循环的。当Redis将事件操作放入到队列中时,会设置一个超时时间,一旦超时,该事件就会被抛弃。

总结

本文对Redis的核心代码进行了深度剖析,介绍了Redis内部如何处理数据结构、内存管理以及并发控制等问题。作为一名Redis爱好者,通过深入学习Redis的内部实现原理,我们可以更好地理解和运用Redis这个强大的工具。

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新闻标题:深度剖析Redis深入剖析核心代码(redis核心代码)
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