学好Redis,走遍天下都不怕
- 服务器保存数据库的方法
- 客户端切换数据库的方法
- 数据库保存键值对的方法
- 数据库的增加，删除，更新，查看操作
- 服务器保存键的过期时间的方法
- 服务器自动删除过期键的方法
1.服务器保存数据库的方法
struct redisServer{
//...
//一个数组，保存所有的数据库
redisDb *db;
//..
}
Redis服务器将所有的数据库都保存在服务器状态 redis.h/redisServer结构的db数组中，db数组的每个项都是一个redis.h/redisDb结构，每个redisDb结构代表一个数据库
2.客户端切换数据库的方法
每个Redis客户端都有自己的目标数据库
默认情况下，Redis客户端的目标数据库为0号数据库，但客户端可以通过执行select命令来切换目标数据库
代码示例：
在服务器内部，客户端状态redisClient结构的db属性记录了客户端当前的目标数据库
typeof struct redisClient{
//..
//记录客户端当前正在使用的数据库
redisDb *db;
//..
}redisClient;
redisClient.db指针指向redisServer.db数组的其中一个元素，而被指向的元素就是客户端的目标数据库。（仔细品。。）
目标数据库为1号数据库时，客户端的状态和服务器状态之间的关系：
当执行命令select 2,客户端的状态和服务器状态之间的关系更新为：
通过修改redisClient.db指针，让它指向服务器中的不同数据库，从而实现切换目标数据库的功能——这就是select命令的实现原理
3.数据库保存键值对的方法
Redis是一个键值对数据库服务器，服务器中的每个数据都有一个redis.h/redisDb结构表示
redisDb结构的dict字典保存了数据库中的所有键值对，这个字典就是键空间
typedef struct redisDb{
//..
dict * dict;
//..
}redisDb;
键空间和用户所见的数据库是直接对应的：
键空间中的键就是数据库的键，每个键都是字符串对象
键空间中的值就是数据库的值，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的任意一种
如图：
4.数据库的增加，删除，更新，查看操作
添加一个新键值对到数据库，实际上就是将一个新键值对添加到键空间字典里面
删除数据库的一个键，实际上就是在键空间里面删除键所对应的键值对对象
对一个数据库键进行更新，实际上就是对键空间里面键所对应的值对象进行更新，值对象类型不同，更新的具体方法也会有不同。
对一个数据库键进行取值，实际上就是对键空间里面取出键所对应的值对象，值对象类型不同，取值的具体方法也会有不同。
除了上面列出的添加，删除，更新，取值操作之外，还有：
用于清空整个是数据库的flushdb命令，就是通过删除键空间中的所有键值对来实现的
用于随机返回数据库中的某个键的randomkey命令，就是通过在键空间中随机返回一个键来实现的
用于返回数据库数量的dbsize命令，就是通过返回键空间中包含的键值对数量来实现的
5.读写键空间时的维护操作
当使用Redis命令对数据库进行读写时，服务器不仅会对键空间执行指定的读写操作，还会执行一些额外的维护操作，比如：
读取一个键之后（读操作和写操作都要对键进行读取），服务器会根据键是否存在来更新服务器的键空间 命中次数(hit)或不命中次数（miss）,
6.服务器保存键的过期时间的方法
1）保存过期时间
redisDb结构的expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，这个字典也即过期字典
过期字典的 键 是一个指针，指向键空间中的某个键对象
过期字典的 值 是一个long类型的整数，保存了键所指向的数据库键的过期时间（一个毫秒精度的时间戳）
typedef struct redisDb{
//..
//过期字典，保存键的过期时间
dict *expires;
//..
}redisDb;
键空间保存了数据库中的所有键值对，而过期字典中保存了数据库键的过期时间
2）设置过期时间
expire命令 以秒为单位 设置键的过期时间（生存时间）
pexpire命令 以毫秒为单位 设置键的过期时间
setex命令 设置一个字符串键的同时为键设置过期时间（只能用于字符串键）
expireat命令 以秒为单位 设置键的过期时间 (过期时间是一个unix时间戳)
pexpireat命令 以毫秒为单位 设置键的过期时间 (过期时间是一个unix时间戳)
实际上，expire，pexpire, expireat，三个命令都是使用pexpireat命令来实现的, 无论客户端执行的是上述四个命令的哪一个，经过转换之后，最终的执行效果和执行pexpireat命令一样。
3）移除过期时间
persist命令 可以移除一个键的过期时间，它就是pexpireat命令的反操作
persist命令在过期字典中查找给定的键，并解除键和值在过期字典中的关联
4）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
7.服务器自动删除过期键的方法
如果一个键过期了，那么它什么时候会被删除呐？
这里有三种不同的删除策略：
定时删除：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。
惰性删除：放任键过期不管，但是每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键；如果没有过期，就返回该键。
定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删多少过期键，要检查多少个数据库，则有算法决定。
1)定时删除
定时删除对内存是友好的，通过使用定时器，定时删除策略可以保证过期键会尽快的被删除，并释放过期键所占用的内存。
他对cpu时间是不友好的，在过期键比较多的情况下，删除过期键这一行为可能会占用相对一部分的cpu时间，在内促不紧张但cpu时间非常紧张的情况下，将cpu时间用在删除和当前任务无关的过期键上，无疑会对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。
除此之外，创建一个定时器需要用到Redis服务器中的时间事件，而当前时间事件的实现方式——无序链表，查找一个事件的时间复杂度为O(n),并不高效。
因此，让服务器创建大量的定时器，从而实现定时删除策略，在现阶段并不现实。
2)惰性删除
惰性删除对cpu时间是友好的，程序只会在取出键时才会对键进行过期检查，并且删除的键仅限于当前处理的键，这个策略不会在删除其他无关的过期键上花费任何的cpu时间。
它对内存是最不友好的，如果一个键已经过期，而这个键又仍然保留在数据库中，那么只要这个过期键不被删除，它所占用的内存就不会释放。
3)定期删除
定时删除和惰性删除这两种方式在单一使用时都有明显的缺陷
定时删除占用太多cpu时间，影响服务器的响应时间和吞吐量
惰性删除浪费太多内存，有内存泄露的危险
定期删除策略是前两种策略的一种整合和折中：
它每隔一段时间执行一次删除过期键操作，并通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对cpu时间的影响
通过定期删除过期键，有效减少了因为过期键而带来的内存浪费
定期删除策略的难点是确定删除操作执行的时长和频率:
如果删除操作执行的太频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化成定时删除策略，以致于将C P U时间过多的消耗在删除过期键上面。
如果删除操作执行的太少，或者执行的时间太短，定期删除策略又会和惰性删除策略一样，出现浪费内存的情况。
因此，如果采用定期删除策略的话，服务器必须根据情况，合理的设置删除操作的执行时长和执行频率。
Redis的过期键删除策略
Redis服务器实际使用的是惰性删除和定期删除两种策略：提供两种删除策略的配合使用，服务器可以很好的使用cpu时间和避免浪费内存空间之间取得平衡。
过期键的惰性删除由db.c/expireIfNeeded函数实现，所有读写数据库的Redis命令在执行之前都会调用expireIfNeeded函数对输入键进行检查：
过期键的定期删除由redis.c/activeExpireCycle函数实现，每当Redis的服务器周期性操作redis.c/serverCron函数执行时， activeExpireCycle函数就会被调用，他在规定的时间内，分多次遍历服务器中的各个数据库，从数据库的expire字典中随机检查一部分键的过期时间，并删除其中的过期键。
整个过程用伪代码描述如下：
activeExpireCycle函数的工作模式可以总结为：
