Redis 学习

以下内容来自：《Redis 设计与实现》

数据库键空间

Redis 是一个键值对（key-value pair）数据库服务器，服务器中的每个数据库都由I个 redis/redisDb 结构表示，其中，redisDb 结构的 dict 字典保存了数据库中的所有键值对，这个字典称为键空间（key space）。

typedef struct redisDb {

    // ...
    
    // 数据库键空间，保存着数据库中所有键值对
    dict *dict;
    
    // 过期字典，保存着键的过期时间
    dict *expires;
    
    // ...
    
} redisDb;

键空间和用户所见的数据库是直接对应的：

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。

设置建的生存时间和过期时间

过期字典

redisDb 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（即某个数据库键）。
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。

EXPIRE/PEXPIRE

给数据库中某个键设置生存时间（Time To Live,TTL），即键可以存在多久。

Redis PEXPIRE 命令和 EXPIRE 命令的作用类似，都是为数据库中某个键设置生存时间（在经过指定的秒数或者毫秒数之后，服务器就会自动删除生存时间为 0 的键），但是 PEXPIRE 命令以毫秒为单位， EXPIRE 命令以秒为单位。

EXPIRE 命令用于将键 key 的生存时间设置为 ttl 秒。
PEXPIRE 命令用于将键 key 的生存时间设置为 ttl 毫秒。

EXPIREAT/PEXPIREAT

给数据库中某个键设置过期时间（Expire Time），即键什么时候会被删除。

EXPIREAT 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 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。

过期键的判定

检查给定键是否存在于过期字典中：如果存在，那么取得键的过期时间。
检查当前 UNIX时间戳是否大于键的过期时间：如果是，那么键已经过期，否则，键未过期。

TTL/PTTL

查询数据库中某个键的剩余生存时间。TTL 和 PTTL 两个命令都是通过计算键的过期时间和当前时间之间的差来实现的。

TTL 命令以秒为单位返回键的剩余生存时间，而 PTTL 命令则以毫秒为单位返回剩余键的剩余生存时间。

PERSIST

移除过期时间。PERSIST 命令是 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（过期时间）在过期字典中的关联。

过期键的删除策略

删除过期键的三种可能的策略：

定时删除：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器（Timer），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。该策略对 CPU 不友好，对内存友好。
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。该策略对 CPU 友好，对内存不友好。
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。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则有算法决定。该策略是上面两种策略的折中。

在上面的三种策略中，第一种和第三种为主动删除策略，而第二种则为被动删除策略。

Redis 服务器实际使用的是惰性删除和定期删除两种策略。

内存淘汰策略

定期删除和惰性删除都不能及时删除掉已经过期的键，所以当某时刻大量键堆积在内存里，导致 Redis 内存快耗尽了，还需要用到 Redis 的内存淘汰策略。

eviction policy：

volatile-lru：在所有设置了过期时间的键中，淘汰掉最近最少使用(LRU,least recently used) 的一个键。

allkeys-lru：在所有键中，淘汰掉最近最少使用（LRU,Least Recently Used）的一个键。

volatile-lfu：在所有设置了过期时间的键中，淘汰掉最近最不常被访问（LFU,Least Frequently Used）的一个键。

allkeys-lfu：在所有键中，淘汰掉最近最不常被访问(LFU,Least Frequently Used)的一个键。

volatile-random：在所有设置了过期时间的键中，随机淘汰掉一个键。

allkeys-random：在所有的键中，随机淘汰掉一个键。

volatile-ttl：淘汰具有最小存活时间（TTL）的键。

noeviction ：不淘汰任何一个键，当有写入操作时，直接报错。