redis---第四部分獨立功能的實現

原創

2020-05-07 19:11

redis---第四部分獨立功能的實現

1 發佈與訂閱

# 發佈與訂閱

Redis的發佈與訂閱功能由PUBLISH、SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE等命令組成

## 頻道的訂閱與退訂

Redis將所有頻道的訂閱關係都保存在服務器狀態的pubsub_channels字典裏面，資格字典的鍵是某個被訂閱的頻道，而鍵的值則是一個鏈表，鏈表裏面記錄了所有訂閱這個頻道的客戶端

## 模式的訂閱與退訂

1 頻道的訂閱與退訂

訂閱頻道

退訂頻道

2 模式的訂閱與退訂

訂閱模式

退訂模式

3 發送消息

將消息發送給頻道訂閱者

將消息發送給模式訂閱者

4 查看訂閱信息

PUBSUB CHANNELS

PUBSUB NUMSUB

PUBSUB NUMPAT

訂閱模式和頻道到底有什麼區別

2 事務

Redis通過MULTI、EXEC、WATCH等命令來實現事務功能。

一個事務從開始到結束通常會經歷以下三個階段：

1. 事務開始
2. 命令入隊
3. 事務執行

1 事務的實現

1事務開始

MULTI

2 命令入隊

3 事務隊列

4 執行事務

EXEC

2 WATCH命令的實現

## WATCH命令的實現

WATCH命令是一個樂觀鎖，它可以在EXEC命令執行之前，監視任意數量的數據庫鍵，並在EXEC命令執行時，檢查被監視的鍵是否至少有一個已經被修改過了，如果是的話，服務器將拒絕執行事務，並向客戶端返回代表事務執行失敗的空回覆

當服務器接收到一個客戶端發來的EXEC命令時，服務器會根據這個客戶端是否打開了`REDIS_DIRTY_CAS`標識來決定是否執行事務。

1 使用WATCH命令監視數據庫鍵

2 監視機制的觸發

3 判斷事務是否安全

4 一個完整的WATCH事務執行過程

3 事務的ACID性質

原子性

一致性

隔離性

耐久性

3 Lua腳本

1 創建並修改Lua環境

創建Lua環境

載入函數庫

創建redis 全局表格

使用Redis自制的隨機函數來替換Lua原有的隨機函數

創建排序輔助函數

創建redis.pcall 函數的錯誤報告輔助函數

保護Lua的全局環境

將Lua環境保存到服務器狀態的lua屬性裏面

2 Lua環境協作組件

僞客戶端

lua_scripts字典

3 EVAL命令的實現

定義腳本數據

將腳本保存到lua_scripts字典

執行腳本函數

4 EVALSHA命令的實現

5 腳本管理命令的實現

SCRIPT FLUSH

SCRIPT EXISTS

SCRIPT LOAD

SCRIPT KILL

6 腳本複製

複製EVAL命令、SCRIPT FLUSH命令和SCRIPT LOAD命令

EVAL SCRIPT FLUSH SCRIPT LOAD

複製EVALSHA命令

4 排序

1 SORT<key> 命令的實現

2 ALPHA選項的實現

3 ASC選項和DESC選項的實現

4 BY選項的實現

5 帶有ALPHA選項的BY選項的實現

6 LIMIT選項的實現

7 GET選項的實現

8 STORE選項的實現

9 多個選項的執行順序

# 排序

Redis的`SORT`命令可以對列表鍵、集合鍵或者有序集合鍵的值進行排序

`SORT`命令的最簡單執行形式爲：`SORT <key>`

```c
// 用於保存被排序值及其權重的結構
typedef struct _redisSortObject {

    // 被排序鍵的值
    robj *obj;

    // 權重
    union {

        // 排序數字值時使用
        double score;

        // 排序字符串時使用
        robj *cmpobj;

    } u;

} redisSortObject;
```

5 二進制數組

1 位數組的表示

2 GETBIT命令的實現

3 SETBIT命令的實現

4 BITCOUNT命令的實現

二進制位統計算法遍歷算法

二進制位統計算法查表算法

二進制位統計算法 variable-precision SWAR算法

二進制位統計算法 Redis算法

5 BITOP 命令的實現

# 二進制位數組

Redis提供了SETBIT、GETBIT、BITCOUNT、BITOP四個命令用於處理二進制數組

## 位數組的表示

Redis使用字符串對象來表示位數組，因爲字符串對象使用的SDS數據結構是二進制安全的，所以程序可以直接使用SDS結構來保存位數組，並使用SDS結構的操作函數來處理位數組。

## BITCOUNT命令的實現

### 二進制位統計算法（1）：遍歷算法

遍歷算法雖然實現起來簡單，但效率非常低，因爲這個算法在每次循環中只能檢查一個二進制位的值是否爲1，所以檢查操作執行的次數將與位數組包含的二進制位的數量成正比

### 二進制位統計算法（2）：查表算法

查表法是一種比遍歷算法更好的統計方法，但受限於查表法帶來的內存壓力，以及緩存不命中可能帶來的影響，我們只能考慮創建鍵長爲8位或者鍵長爲16位的表，而這兩種錶帶來的效率提升，對於處理非常長的位數組來說任然遠遠不夠。

### 二進制位統計算法（3）：variable-precision SWAR算法

### 二進制位統計算法（4）：Redis的實現

`BITCOUNT`命令的實現用到了查表和`variable precision SWAR`兩種算法：

如果未處理的二進制位的數量小於128位，那麼程序使用查表算法來計算二進制位的漢明重量