学习Redis之旅理解Redis源码（redis源码怎么写）

学习Redis之旅：理解Redis源码

Redis是一个开源、高性能的数据结构服务器，支持key-value常见操作，常用于缓存、消息队列、计数器等场景下。虽然Redis的使用比较灵活，但是想要深入了解Redis的底层原理，就需要阅读并理解Redis的源码。

本文将从Redis的存储结构、网络模型、事件驱动模型等多个方面，深入探讨Redis的底层实现，并尝试理解Redis源码。

一、存储结构

Redis在内存中管理数据，数据结构分为五种：String、Hash、List、Set、Zset。其中，String最为基础，其他四种数据结构均可以由String构建而成。

1、String

“`c

struct sdshdr {

int len; // 记录当前字符串长度

int free; // 记录当前sds字符串空闲空间长度

char buf[]; // 字符串内容

}

2、Hash

```c
typedef struct dictEntry {
    void *key;              // 键
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
        double d;
    } v;                    // 值
    struct dictEntry *next; /* 指向下一个哈希节点，形成拉链表 */
} dictEntry;

typedef struct dictht {
    dictEntry **table;      // 哈希表数组
    unsigned long size;     // 哈希表大小
    unsigned long sizemask; // 哈希表大小掩码，用于计算索引值
    unsigned long used;     // 哈希表已用节点数量
} dictht;
typedef struct dict {
    dictType *type;         // 类型特定函数
    void *privdata;         // 私有数据
    dictht ht[2];           // 两个哈希表，一个平时使用，一个进行扩容或者缩容
    long rehashidx;         // rehashes 链表索引
    unsigned long iterators;    // 当前Dict被迭代器使用的数量
} dict;

3、List

“`c

typedef struct listNode {

struct listNode *prev; // 前置节点

struct listNode *next; // 后置节点

void *value; // 值

} listNode;

typedef struct list {

listNode *head; // 表头节点

listNode *tl; // 表尾节点

void *(*dup)(void *ptr); // 对链表中的值进行复制的函数

void *(*free)(void *ptr); // 对链表中的值进行释放的函数

int (*match)(void *ptr, void *key); // 在函数中查找链表中值和给定值相等的元素

unsigned long len; // 列表所包含的节点数量

} list;

4、Set

```c
typedef struct { 
    dict *dict;    // 使用字典实现
} set;

5、Zset

“`c

typedef struct zskiplistNode {

double score; // 权重值

struct zskiplistNode *backward; // 前一个节点, 从高层链表索引时使用

struct zskiplistLevel { // 跳跃表索引

struct zskiplistNode *forward; // 下一个节点，从底层链表索引时使用

unsigned int span; // 索引区间包括span个元素

} level[]; // 该节点所拥有的层数

} zskiplistNode;

typedef struct zskiplist {

struct zskiplistNode *header, *tl; // 头尾指针

unsigned long length; // 长度

int level; // 层数

} zskiplist;

typedef struct zset {

zskiplist *zsl; // 成功列表

dict *dict; // 字典

} zset;

二、网络模型

Redis采用I/O多路复用，实现单线程下的高并发访问。Redis基于Reactor模式，将所有网络操作都转化为事件，通过事件驱动处理网络请求。

1、事件处理核心

```c
void aeMn(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
    }
}

int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) {
    int processed = 0, numevents;
    // 等待事件产生（可读可写可异常）
    if (eventLoop->maxfd != -1 ||
        (flags & AE_TIME_EVENTS) ||
        (flags & AE_DONT_WT)) {
        int j;
        aeTimeEvent *shortest = NULL;
        struct timeval tv, *tvp;

        // 如果是使用事件轮询阻塞方式，那就需要加入超时时间
        if (eventLoop->timeEventNext) {
            shortest = eventLoop->timeEventNext;
            long now_sec, now_ms;
            aeGetTime(&now_sec, &now_ms);
            tvp = &tv;
            tvp->tv_sec = shortest->when_sec - now_sec;
            if (shortest->when_ms 
                tvp->tv_usec = (shortest->when_ms + 1000 - now_ms) * 1000;
                tvp->tv_sec--;
            } else {
                tvp->tv_usec = (shortest->when_ms - now_ms) * 1000;
            }

            if (tvp->tv_sec tv_sec = 0;
            if (tvp->tv_usec tv_usec = 0;
        } else {
            if (flags & AE_DONT_WT) {
                tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
                tvp = &tv;
            } else {
                tvp = NULL; 
            }
        }
        // 多路复用
        numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);
        // 遍历已注册的各个fd，如果该fd上有事件了则处理
        for (j = 0; j 
            aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
            int mask = eventLoop->fired[j].mask;
            int fd = eventLoop->fired[j].fd;
            int fired = 0; // 用来记录事件是否已经触发
            if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
                fired = 1;
                fe->rfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask);
            }
            if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
                if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc)
                    fe->wfileProc(eventLoop, fd, fe->clientData, mask);
            }
        }
        processed += numevents;
    }

    // 处理用户传入的EventLoop事件
    if (flags & AE_TIME_EVENTS)
        processed += processTimeEvents(eventLoop);

    return processed; 
}

2、文件事件处理器

“`c

int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData)

{

// 取出 fd 的结构

aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];

// 监听读写事件

if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)

return AE_ERR;

// 设置 fd 的掩码

fe->mask |= mask;

if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;

if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;

fe->clientData = clientData;

if (fd > eventLoop->maxfd)

eventLoop->maxfd = fd;

return AE_OK;

}

三、事件驱动模型

1、I/O多路复用

```c
int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {
    int j, numevents = 0;

    // 执行多路复用
    if (eventLoop->maxfd != -1) {
        // 等待事件
        int retval = select(eventLoop->maxfd+1, &eventLoop->rfds, &eventLoop->wfds, &eventLoop->efds, tvp);
        //