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本篇內(nèi)容主要講解“數(shù)據(jù)庫 redis Db 與鍵過期刪除方法是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓丸趣 TV 小編來帶大家學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)庫 redis Db 與鍵過期刪除方法是什么”吧!
一. 數(shù)據(jù)庫
Redis 的數(shù)據(jù)庫使用字典作為底層實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫的增、刪、查、改都是構(gòu)建在字典的操作之上的。
redis 服務(wù)器將所有數(shù)據(jù)庫都保存在服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu) redisServer(redis.h/redisServer)的 db 數(shù)組（應(yīng)該是一個鏈表）里：
struct redisServer {
//..
// 數(shù)據(jù)庫數(shù)組，保存著服務(wù)器中所有的數(shù)據(jù)庫
redisDb *db;
//..
}在初始化服務(wù)器時，程序會根據(jù)服務(wù)器狀態(tài)的 dbnum 屬性來決定應(yīng)該創(chuàng)建多少個數(shù)據(jù)庫：
struct redisServer {
// ..
// 服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫的數(shù)量
int dbnum;
//..
}dbnum 屬性的值是由服務(wù)器配置的 database 選項決定的，默認值為 16；
二、切換數(shù)據(jù)庫原理
每個 Redis 客戶端都有自己的目標數(shù)據(jù)庫，每當客戶端執(zhí)行數(shù)據(jù)庫的讀寫命令時，目標數(shù)據(jù)庫就會成為這些命令的操作對象。
127.0.0.1:6379 set msg Hello world
127.0.0.1:6379 get msg
Hello world
127.0.0.1:6379 select 2
127.0.0.1:6379[2] get msg
(nil)
127.0.0.1:6379[2]在服務(wù)器內(nèi)部，客戶端狀態(tài) redisClient 結(jié)構(gòu) (redis.h/redisClient) 的 db 屬性記錄了客戶端當前的目標數(shù)據(jù)庫，這個屬性是一個指向 redisDb 結(jié)構(gòu) (redis.h/redisDb) 的指針：
typedef struct redisClient {
//..
// 客戶端當前正在使用的數(shù)據(jù)庫
redisDb *db;
//..
} redisClient;redisClient.db 指針指向 redisServer.db 數(shù)組中的一個元素，而被指向的元素就是當前客戶端的目標數(shù)據(jù)庫。
我們就可以通過修改 redisClient 指針，讓他指向服務(wù)器中的不同數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)切換數(shù)據(jù)庫的功能–這就是 select 命令的實現(xiàn)原理。
實現(xiàn)代碼：
int selectDb(redisClient *c, int id) {
// 確保 id 在正確范圍內(nèi)
if (id 0 || id = server.dbnum)
return REDIS_ERR;
// 切換數(shù)據(jù)庫（更新指針） c- db = server.db[id];
return REDIS_OK;
}三、數(shù)據(jù)庫的鍵空間 1、數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)（我們只分析鍵空間和鍵過期時間）
typedef struct redisDb {
// 數(shù)據(jù)庫鍵空間，保存著數(shù)據(jù)庫中的所有鍵值對
dict *dict; /* The keyspace for this DB */
// 鍵的過期時間，字典的鍵為鍵，字典的值為過期事件 UNIX 時間戳
dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */
// 數(shù)據(jù)庫號碼
int id; /* Database ID */
// 數(shù)據(jù)庫的鍵的平均 TTL ，統(tǒng)計信息
long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */
//..
} redisDb上圖是一個 RedisDb 的示例，該數(shù)據(jù)庫存放有五個鍵值對，分別是 sRedis，INums，hBooks，SortNum 和 sNums，它們各自都有自己的值對象，另外，其中有三個鍵設(shè)置了過期時間，當前數(shù)據(jù)庫是服務(wù)器的第 0 號數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)在，我們就從源碼角度分析這個數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)：
我們知道，Redis 是一個鍵值對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，服務(wù)器中的每一個數(shù)據(jù)庫都是一個 redis.h/redisDb 結(jié)構(gòu)，其中，結(jié)構(gòu)中的 dict 字典保存了數(shù)據(jù)庫中所有的鍵值對，我們就將這個字典成為鍵空間。
Redis 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都是以鍵值對的形式存在，其充分利用了字典高效索引的特點。
a、鍵空間的鍵就是數(shù)據(jù)庫中的鍵，一般都是字符串對象；
b、鍵空間的值就是數(shù)據(jù)庫中的值，可以是 5 種類型對象（字符串、列表、哈希、集合和有序集合）之一。
數(shù)據(jù)庫的鍵空間結(jié)構(gòu)分析完了，我們先看看數(shù)據(jù)庫的初始化。
2、鍵空間的初始化
在 redis.c 中，我們可以找到鍵空間的初始化操作：
// 創(chuàng)建并初始化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
for (j = 0; j server.dbnum; j++) {
// 創(chuàng)建每個數(shù)據(jù)庫的鍵空間
server.db[j].dict = dictCreate(dbDictType,NULL);
// ...
// 設(shè)定當前數(shù)據(jù)庫的編號
server.db[j].id = j;
}初始化之后就是對鍵空間的操作了。
3、鍵空間的操作
我先把一些常見的鍵空間操作函數(shù)列出來：
// 從數(shù)據(jù)庫中取出鍵 key 的值對象，若不存在就返回 NULL
robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key);
/* 先刪除過期鍵，以讀操作的方式從數(shù)據(jù)庫中取出指定鍵對應(yīng)的值對象
* 并根據(jù)是否成功找到值，更新服務(wù)器的命中或不命中信息,
* 如不存在則返回 NULL，底層調(diào)用 lookupKey 函數(shù) */
robj *lookupKeyRead(redisDb *db, robj *key);
/* 先刪除過期鍵，以寫操作的方式從數(shù)據(jù)庫中取出指定鍵對應(yīng)的值對象
* 如不存在則返回 NULL，底層調(diào)用 lookupKey 函數(shù)， * 不會更新服務(wù)器的命中或不命中信息
*/
robj *lookupKeyWrite(redisDb *db, robj *key);
/* 先刪除過期鍵，以讀操作的方式從數(shù)據(jù)庫中取出指定鍵對應(yīng)的值對象
* 如不存在則返回 NULL，底層調(diào)用 lookupKeyRead 函數(shù)
* 此操作需要向客戶端回復(fù)
*/
robj *lookupKeyReadOrReply(redisClient *c, robj *key, robj *reply);
/* 先刪除過期鍵，以寫操作的方式從數(shù)據(jù)庫中取出指定鍵對應(yīng)的值對象
* 如不存在則返回 NULL，底層調(diào)用 lookupKeyWrite 函數(shù)
* 此操作需要向客戶端回復(fù)
*/
robj *lookupKeyWriteOrReply(redisClient *c, robj *key, robj *reply);
/* 添加元素到指定數(shù)據(jù)庫 */
void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val);
/* 重寫指定鍵的值 */
void dbOverwrite(redisDb *db, robj *key, robj *val);
/* 設(shè)定指定鍵的值 */
void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val);
/* 判斷指定鍵是否存在 */
int dbExists(redisDb *db, robj *key);
/* 隨機返回數(shù)據(jù)庫中的鍵 */
robj *dbRandomKey(redisDb *db);
/* 刪除指定鍵 */
int dbDelete(redisDb *db, robj *key);
/* 清空所有數(shù)據(jù)庫，返回鍵值對的個數(shù) */
long long emptyDb(void(callback)(void*));下面我選取幾個比較典型的操作函數(shù)分析一下：
查找鍵值對函數(shù)–lookupKey
robj *lookupKey(redisDb *db, robj *key) {
// 查找鍵空間
dictEntry *de = dictFind(db- dict,key- ptr);
// 節(jié)點存在
if (de) {
// 取出該鍵對應(yīng)的值
robj *val = dictGetVal(de);
// 更新時間信息
if (server.rdb_child_pid == -1 server.aof_child_pid == -1)
val- lru = LRU_CLOCK();
// 返回值
return val;
} else {
// 節(jié)點不存在
return NULL;
}
}添加鍵值對–dbAdd
添加鍵值對使我們經(jīng)常使用到的函數(shù)，底層由 dbAdd()函數(shù)實現(xiàn)，傳入的參數(shù)是待添加的數(shù)據(jù)庫，鍵對象和值對象，源碼如下：
void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val) {
// 復(fù)制鍵名
sds copy = sdsdup(key- ptr);
// 嘗試添加鍵值對
int retval = dictAdd(db- dict, copy, val);
// 如果鍵已經(jīng)存在，那么停止
redisAssertWithInfo(NULL,key,retval == REDIS_OK);
// 如果開啟了集群模式，那么將鍵保存到槽里面
if (server.cluster_enabled) slotToKeyAdd(key);
}好了，關(guān)于鍵空間操作函數(shù)就分析到這，其他函數(shù) (在文件 db.c 中) 大家可以自己去分析，有問題的話可以回帖，我們可以一起討論！
四、數(shù)據(jù)庫的過期鍵操作
在前面我們說到，redisDb 結(jié)構(gòu)中有一個 expires 指針（概況圖可以看上圖），該指針指向一個字典結(jié)構(gòu)，字典中保存了所有鍵的過期時間，該字典稱為過期字典。
過期字典的初始化：
// 創(chuàng)建并初始化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
for (j = 0; j server.dbnum; j++) {
// 創(chuàng)建每個數(shù)據(jù)庫的過期時間字典
server.db[j].expires = dictCreate(keyptrDictType,NULL);
// 設(shè)定當前數(shù)據(jù)庫的編號
server.db[j].id = j;
// ..
}a、過期字典的鍵是一個指針，指向鍵空間中的某一個鍵對象（就是某一個數(shù)據(jù)庫鍵）；
b、過期字典的值是一個 long long 類型的整數(shù)，這個整數(shù)保存了鍵所指向的數(shù)據(jù)庫鍵的時間戳–一個毫秒精度的 unix 時間戳。
下面我們就來分析過期鍵的處理函數(shù)：
1、過期鍵處理函數(shù)
設(shè)置鍵的過期時間–setExpire()
/*
* 將鍵 key 的過期時間設(shè)為 when
*/
void setExpire(redisDb *db, robj *key, long long when) {
dictEntry *kde, *de;
// 從鍵空間中取出鍵 key
kde = dictFind(db- dict,key- ptr);
// 如果鍵空間找不到該鍵，報錯
redisAssertWithInfo(NULL,key,kde != NULL);
// 向過期字典中添加該鍵
de = dictReplaceRaw(db- expires,dictGetKey(kde));
// 設(shè)置鍵的過期時間
// 這里是直接使用整數(shù)值來保存過期時間，不是用 INT 編碼的 String 對象
dictSetSignedIntegerVal(de,when);
獲取鍵的過期時間–getExpire()
long long getExpire(redisDb *db, robj *key) {
dictEntry *de;
// 如果過期鍵不存在，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);
// 返回過期時間
return dictGetSignedIntegerVal(de);
刪除鍵的過期時間–removeExpire()
// 移除鍵 key 的過期時間
int removeExpire(redisDb *db, robj *key) {
// 確保鍵帶有過期時間
redisAssertWithInfo(NULL,key,dictFind(db- dict,key- ptr) != NULL);
// 刪除過期時間
return dictDelete(db- expires,key- ptr) == DICT_OK;
}2、過期鍵刪除策略
通過前面的介紹，大家應(yīng)該都知道數(shù)據(jù)庫鍵的過期時間都保存在過期字典里，那假如一個鍵過期了，那么這個過期鍵是什么時候被刪除的呢？現(xiàn)在來看看 redis 的過期鍵的刪除策略：
a、定時刪除：在設(shè)置鍵的過期時間的同時，創(chuàng)建一個定時器，在定時結(jié)束的時候，將該鍵刪除；
b、惰性刪除：放任鍵過期不管，在訪問該鍵的時候，判斷該鍵的過期時間是否已經(jīng)到了，如果過期時間已經(jīng)到了，就執(zhí)行刪除操作；
c、定期刪除：每隔一段時間，對數(shù)據(jù)庫中的鍵進行一次遍歷，刪除過期的鍵。
其中定時刪除可以及時刪除數(shù)據(jù)庫中的過期鍵，并釋放過期鍵所占用的內(nèi)存，但是它為每一個設(shè)置了過期時間的鍵都開了一個定時器，使的 cpu 的負載變高，會對服務(wù)器的響應(yīng)時間和吞吐量造成影響。
惰性刪除有效的克服了定時刪除對 CPU 的影響，但是，如果一個過期鍵很長時間沒有被訪問到，且若存在大量這種過期鍵時，勢必會占用很大的內(nèi)存空間，導(dǎo)致內(nèi)存消耗過大。
定時刪除可以算是上述兩種策略的折中。設(shè)定一個定時器，每隔一段時間遍歷數(shù)據(jù)庫，刪除其中的過期鍵，有效的緩解了定時刪除對 CPU 的占用以及惰性刪除對內(nèi)存的占用。
在實際應(yīng)用中，Redis 采用了惰性刪除和定時刪除兩種策略來對過期鍵進行處理，上面提到的 lookupKeyWrite 等函數(shù)中就利用到了惰性刪除策略，定時刪除策略則是在根據(jù)服務(wù)器的例行處理程序 serverCron 來執(zhí)行刪除操作，該程序每 100ms 調(diào)用一次。
惰性刪除函數(shù)–expireIfNeeded()
源碼如下：
/* 檢查 key 是否已經(jīng)過期，如果是的話，將它從數(shù)據(jù)庫中刪除
* 并將刪除命令寫入 AOF 文件以及附屬節(jié)點(主從復(fù)制和 AOF 持久化相關(guān))
* 返回 0 代表該鍵還沒有過期，或者沒有設(shè)置過期時間
* 返回 1 代表該鍵因為過期而被刪除
*/
int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
// 獲取該鍵的過期時間
mstime_t when = getExpire(db,key);
mstime_t now;
// 該鍵沒有設(shè)定過期時間
if (when 0) return 0;
// 服務(wù)器正在加載數(shù)據(jù)的時候，不要處理
if (server.loading) return 0;
// lua 腳本相關(guān)
now = server.lua_caller ? server.lua_time_start : mstime();
// 主從復(fù)制相關(guān)，附屬節(jié)點不主動刪除 key
if (server.masterhost != NULL) return now when;
// 該鍵還沒有過期
if (now = when) return 0;
// 刪除過期鍵
server.stat_expiredkeys++;
// 將刪除命令傳播到 AOF 文件和附屬節(jié)點
propagateExpire(db,key);
// 發(fā)送鍵空間操作時間通知
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED,
expired ,key,db-
// 將該鍵從數(shù)據(jù)庫中刪除
return dbDelete(db,key);
}定期刪除策略
過期鍵的定期刪除策略由 redis.c/activeExpireCycle()函數(shù)實現(xiàn)，服務(wù)器周期性地操作 redis.c/serverCron()（每隔 100ms 執(zhí)行一次）時，會調(diào)用 activeExpireCycle()函數(shù)，分多次遍歷服務(wù)器中的各個數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫中的 expires 字典中隨機檢查一部分鍵的過期時間，并刪除其中的過期鍵。
刪除過期鍵的操作由 activeExpireCycleTryExpire 函數(shù) (activeExpireCycle() 調(diào)用了該函數(shù))執(zhí)行，其源碼如下：
/* 檢查鍵的過期時間，如過期直接刪除 */
int activeExpireCycleTryExpire(redisDb *db, dictEntry *de, long long now) {
// 獲取過期時間
long long t = dictGetSignedIntegerVal(de);
if (now t) {
// 執(zhí)行到此說明過期
// 創(chuàng)建該鍵的副本
sds key = dictGetKey(de);
robj *keyobj = createStringObject(key,sdslen(key));
// 將刪除命令傳播到 AOF 和附屬節(jié)點
propagateExpire(db,keyobj);
// 在數(shù)據(jù)庫中刪除該鍵
dbDelete(db,keyobj);
// 發(fā)送事件通知
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_EXPIRED,
expired ,keyobj,db-
// 臨時鍵對象的引用計數(shù)減 1
decrRefCount(keyobj);
// 服務(wù)器的過期鍵計數(shù)加 1
// 該參數(shù)影響每次處理的數(shù)據(jù)庫個數(shù)
server.stat_expiredkeys++;
return 1;
} else {
return 0;
}
}到此，相信大家對“數(shù)據(jù)庫 redis Db 與鍵過期刪除方法是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是丸趣 TV 網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！
