参考书籍：redis设计与实现（第二版）

第一部分：数据库结构

1.Redis字典：Redis的字典使用哈希表作为底层实现。

a) 结构：redis字典中包含两个hash表ht[0]和ht[1]。

b) 一个哈希表中有多个哈希表节点，每个哈希表节点中保存一个键值对。

c) 键冲突（多个哈希表节点被分配到同一个索引上）：将不同的哈希表节点通过单项链表连接起来，新节点加入链表表头

d) 扩容规则：size>=ht[0].used*2;size=2ⁿ;ht[1]为符合条件的最小的值size的值。

收缩规则：size>=ht[0].used;size=2ⁿ;ht[1]为符合条件的最小的值size的值。

e) Rehash操作：将ht[1]进行扩容与收缩操作；‚将ht[0]中的所有键值对（哈希表节点）rehash到ht[1]上面（注：处理过程中需要对ht[0]的中数据中的键值重新计算索引并放到对应ht[1]上）；ƒht[0]中数据全部rehash到ht[1]中后，释放ht[0]，将ht[1]设置为ht[0]，并创建新hash表作为ht[1]，为下次rehash操作做准备。

 第二部分单机数据库

1.数据库实现。

a) 数据库结构：redisServer（服务器状态结构）中包含redisDb[]，dbnum；其中redisDb[]为数据库数组，dbnum表示数据库的个数。

b) 切换数据库（使用select命令），通过改变redisClient结构中目标数据库指针，指向redisServer中redisDb[]中的不同元素，从而实现切换数据库。

c) 数据库主要有dict和expires两个字典构成，dict（键空间）用于保存键值对，expires用于保存过期时间。

d) 对数据库的操作是建立在字典操作之上的。

e) Redis数据库的键为字符串，值可以为任何一种redis对象，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合，分别对应字符串键、哈希表键、列表键、集合键、有序集合键。

f) Expires用于保存过期时间，expires字典的键指向数据库中的某个键（和dict中指向同一个键），值记录了该数据库键的过期时间（以毫秒为单位的UNIX时间戳）。

g) Redis使用惰性删除和定期删除两种策略删除过期键。

h) 3种删除策略：定时删除：通过定时任务删除数据，定时任务查询到数据立即删除（内存压力小，cpu压力大）‚惰性删除：放任过期数据不处理，当查询获取数据时，判断要查询的数据是否有需要删除的数据，如果有过期数据，删除（内存压力大，cpu压力小）ƒ定期删除：以上两种方式的折中，定期删除数据，隔一段时间，对数据库进行检查，检查多少个数据库，删除多少数据由算法决定可以控制。

i) 执行save命令或者bgsave命令生成的新的rdb文件，不包含已经过期的键。

j) 当主服务器删除一个过期键之后，会向从服务器发送del命令，显示的删除过期键。

k) 当从服务器发现过期键之后不会删除，而是等主服务器发送del命令，从而保证主从服务器的数据的一致性

l) 可以通过配置，当redis对服务器进行修改后，对客户端发送数据库通知。

2.RDB持久化

a) RDB文件用于保存和还原Redis服务器数据库状态和键值对数据。

b) Save命令由服务器进程执行，会阻塞服务器。

c) Bgsave命令由服务器子进程执行，不会阻塞服务器。

d) 服务器状态中可以配置save选项，从而控制bgsave自动执行（可以设置多个条件，当其中一个条件符合的时候就会自动执行bgsave命令）

e) Rdb文件是一个经过压缩的二进制文件，由多部分组成。REDIS+db_version+databases+EOF+check_sum

f) 对于不同类型的键值对，rdb会以不同的方式来保存。

 

3.AOF持久化

a) AOF文件通过保存所有操作redis数据库的写命令来记录数据库的状态

b) AOF文件中的命令以redis命令请求协议的格式保存，是可以在redis服务器执行的命令。

c) 命令请求会先保存到AOF缓冲区里面，再定期写入同步到AOF文件中。

d) Appendfsync的设置方式，对AOF持久化功能的服务器性能和安全性有影响（always、everysec、no）。

e) 服务器只需要载入并执行AOF持久化文件中的命令，就可以恢复数据库。

f) AOF文件重写会生成一个新的AOF文件，两个文件保存的数据库状态一致，但是新的AOF文件体积更小（多条命令合并成为一条命令）。

g) AOF重写，并非在原来AOF文件的基础上进行读入和分析，而是通过读取数据库中的键值对来生成新的AOF文件。

h) AOF_REWRITE命令和BGREWRITEAOF命令。执行BGREWRITEAOF命令的时候，redis服务器会维护一个aof重写缓冲区，在子进程创建aof文件过程中，记录redis此过程中执行的写命令。在子进程创建aof文件结束后，会把重写缓冲区中的内容追加到aof文件的末尾，使新旧两个aof文件保持一致。

第三部分多机数据库

1.主从复制

a) Redis2.8以前的复制方式不能有效处理断线后重复制。处理方式，1：从服务器发送sync命令，2.主服务器生成rdb文件，并开辟缓存区存储生成rdb文件之后的写命令3.发送rdb文件，4.发送缓冲区写命令；redis2.8以后的部分重同步可以实现。处理方式：1.从服务器发送psync命令，2.主服务器判断同步方式（1>完整重同步【和原来一样】;2>部分重同步【将断线后主服务器的命令发送给断线的从服务器执行】）

b) Redis2.8以后psync命令实现：

Psync + <runID> + <offset> 主服务器进行判断（1.runID是否为当前主服务器ID；2.offset偏移量是否+1在复制积压缓冲区是否有相对应内容）是否返回“+continue”，如果返回+continue则进行部分重同步，如果返回“+fullersync”执行完整重同步，如果返回-err表示版本在redis2.8以下，无法识别psync命令。

c) 心跳检测：从服务器每一秒钟发送replconf ack+ <offset>命令给主服务器

作用：1.如果超过1秒未接收到从服务器的命令，说明主从服务器连接异常

 　　　　　2.辅助实现min-slaves命令实现。

　　　　　 3.检测命令是否丢失,如果offset偏移量不一致说明出现命令丢失情况，在复制积压缓冲区找到命令传给从服务器。

2.哨兵(sentinel)

a)哨兵是redis的高可用性解决方案。作用：监视任意多个主服务器以及主服务器下的所有从服务器，在某个主服务器进入下线状态时，自动将下线主服务器下的某个从服务器升级为主服务器。

b)

3.集群