《Redis设计与实现》- 数据库_MongoDB

1. 服务器中数据库结构

Redis 服务器将所有数据库都保存在服务器状态 redisServer 结构的 db 数组中，由 redisDb 结构代表一个数据库

    struct redisServer {
        // ...
        // 一个数组，保存着服务器中的所有数据库
        redisDb *db;
    }

Redis 服务器默认会创建16个数据库，默认情况下，Redis客户端的目标数据库是0号数据库。

2. 切换数据库

SELECT 命令用来切换数据库

    redis> SELECT 2
    OK
    redis[2]>            //切换到了2号数据库

注意：
在执行Redis命令，特别是像FLUSHDB这样的危险命令之前，最好先执行一个SELECT命令，显示的切换到指定的数据库，然后在执行别的命名。

3. 数据库键空间

Redis是一个键值对数据库服务器，服务器中的每个数据库都由一个redisDb结构表示。其中，redisDb结构的dict字典保存了数据库中所有键值对，我们将这个字典称为键空间。

    typedef struct redisDb {
        // ...
        // 数据库键空间，保存着数据库中所有的键值对
        dict *dict;
    } redisDb;

键空间的键也就是数据库的键，每个键都是一个字符串对象
键空间的值也就是数据库的值，每个值可以是字符串对象、列表对象、哈希表对象、集合对象和有序集合对象中的任意一种Redis对象。

4. 键过期

4.0 保存过期时间

reidsDb结构的expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，我们称这个字典为过期字典：

过期字典的键是一个指针，这个指针指向键空间中的某个键对象（也即某个数据库键，不用再次创建相同的键对象，节省内存）
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过期时间——一个毫秒精度的UNIX时间戳。

    typedef struct redisDb {
        // ...
        // 过期字典，保存着键的过期时间
        dict *expires；
        // ...
    } redisDb;

4.1 设置键过期命令

Redis有四个不同的命令用于设置键的生存时间或者过期时间

EXPIRE <key> <ttl> 命令用于将键key的生存时间设置为ttl秒
PEXPIRE <key> <ttl> 命令用于将键key的生存时间设置为ttl毫秒
EXPIREAT <key> <timestamp> 命令用于将键key的过期时间设置为timestamp所指定的秒数时间戳
PEXPIREAT <key> <timestamp> 命令用于将键key的过期时间设置为timestamp所指定的毫秒数时间戳

EXPIRE、PEXPIRE、EXPIREAT 三个命令都是调用PEXPIREAT命令来实现的。

4.2 移除键过期命令

PERSIST <key>命令用于移除键key的过期时间

    redis>EXPIRE msg 1000   // 设置键msg1000秒后过期
    1
    redis>TTL msg
    996
    redis>PERSIST msg 
    1
    redis>TTL msg
    -1      // 返回值为-1，说明msg没有设定过期时间

4.3 计算并返回剩余生存时间

TTL命令以秒为单位返回键的剩余生存时间
PTTL命令以毫秒为单位返回键的剩余生存时间

4.4 过期键的删除策略

4.4.1三种不同的删除策略：

定时删除：在设置键过期时间的同时创建一个定时器，让定时器在键的过期时间来临时，立即执行键的删除操作
惰性删除：获取键时，执行删除操作
定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里边的过期键

4.4.2 三种删除策略比较

定时删除：对内存友好，通过定时器保证过期键尽快删除并释放内存；对CPU不友好，当过期键比较多时，占用大量CPU时间，影响redis服务器的响应时间和吞吐量
惰性删除：对CPU友好，程序只会在取出键时才会进行过期检查；对内存不友好，如果有大量过期键且这些过期键有不会用到的话，内存永远得不到释放，造成内存浪费，可以看做一种内存泄漏。
定期删除：是定时删除和惰性删除的一种折中，不过必须根据实际情况，合理设置删除操作的执行时长和执行频率