[Redis 源碼解析 1：數據庫 redisDb]
服務器中的數據庫
Redis 服務器將絕大部分的信息都保存在 server.h/redisServer。redis 的數據是保存在 redisServer 中的 redisDb 結構中。
struct redisServer {
// ...
redisDb *db; // 數據庫列表
// ...
int dbnum; // 數據庫數量
// ...
}
db中每個redisDb結構代表一個數據庫。- 在初始化服務器時，程序會根據服務器狀態的
dbnum屬性來決定應該創建多少個數據庫。 dbnum屬性的值由服務器配置的database選項決定，默認情況下，該選項的值爲16，所以Redis服務器默認會創建16個數據庫。
數據庫鍵空間
Redis 是一個鍵值對數據庫服務器，服務器中的每個數據庫都由一個 server.h/redisDb 結構表示. 其中，redisDb 的 dict 字典屬性保存了數據庫中的所有鍵值對，我們將這個字典稱爲鍵空間（key space）：
/* Redis database representation. There are multiple databases identified
* by integers from 0 (the default database) up to the max configured
* database. The database number is the 'id' field in the structure. */
//Redis數據庫結構，通過ID來識別多個數據庫
typedef struct redisDb {
// 當前數據口的所有鍵值對空間
dict *dict; /* The keyspace for this DB */
// 存放已設置exptime的key的集合
dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */
....
....
// 數據庫id
int id; /* Database ID */
// 數據庫的平均TTL
long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */
unsigned long expires_cursor; /* Cursor of the active expire cycle. */
list *defrag_later; /* List of key names to attempt to defrag one by one, gradually. */
clusterSlotToKeyMapping *slots_to_keys; /* Array of slots to keys. Only used in cluster mode (db 0). */
} redisDb;
dict 中的數據跟我們平常操作的鍵值對是一一對應的：
- dict 的 key 就是數據庫中的 key，字符串類型
- dict 的 值 就是數據庫中的 值，這個值可以是
string、hash、zset、set、list中的任何一種
示例
如果我們在數據庫中，執行以下命令：
redis > SET str_key str_value
OK
redis > RPUSH list_key a b c
(integer) 3
新添加的兩個 key 的結構如下圖所示：
從上面的示例圖可以很清晰地知道 Redis 數據是如何組織的，增刪改查也就是對 dict 的操作而已
Key 的過期時間
1. 數據結構
redisDb 中的 expires 屬性保存了存放已設置exptime的key的集合的過期時間，我們姑且就稱它爲過期字典吧。
- 過期字典中的鍵，是一個指針，指向了真實數據的
key，不會浪費空間多保存一次 - 過期字典中的值，存的是具體的過期時間點，精確到毫秒的時間戳
/* Redis database representation. There are multiple databases identified
* by integers from 0 (the default database) up to the max configured
* database. The database number is the 'id' field in the structure. */
//Redis數據庫結構，通過ID來識別多個數據庫
typedef struct redisDb {
// 當前數據口的所有鍵值對空間
dict *dict; /* The keyspace for this DB */
// 存放已設置exptime的key的集合
dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */
....
....
// 數據庫id
int id; /* Database ID */
// 數據庫的平均TTL
long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */
unsigned long expires_cursor; /* Cursor of the active expire cycle. */
list *defrag_later; /* List of key names to attempt to defrag one by one, gradually. */
clusterSlotToKeyMapping *slots_to_keys; /* Array of slots to keys. Only used in cluster mode (db 0). */
} redisDb;
命令TTL、PTTL 都是去查這個過期字典的過期時間，然後減去當前時間，得到的就是剩餘的時間啦。
那麼expires中entry的key和value代表什麼？
- key：某個鍵對象
- value：long long類型的整數，表示key的過期時間
2. 過期 key 的刪除策略
一個 key 過期時間到了之後，是如何進行刪除的呢？Redis 使用了一下兩種策略：惰性刪除、定期刪除
惰性刪除
惰性刪除策略指的是：key 在過期之後，沒有立即刪除，而是在讀寫 key 的時候，纔對過期的 key 進行刪除。 代碼實現在 db.c/expireIfNeeded 方法中。所有 key 的讀寫之前，都會先調用 expireIfNeeded 對 key 進行檢查，如果已過期，則刪除。
`
int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key, int flags) {
if (server.lazy_expire_disabled) return 0;
//看key是否過期了
if (!keyIsExpired(db,key)) return 0;
...
deleteExpiredKeyAndPropagate(db,key);
...
return 1;
}
int keyIsExpired(redisDb *db, robj *key) {
/* Don't expire anything while loading. It will be done later. */
if (server.loading) return 0;
//獲取key對應的過期時間，存儲的是時間戳
mstime_t when = getExpire(db,key);
mstime_t now;
if (when < 0) return 0; /* No expire for this key */
//獲取系統的當前時間，時間戳，是毫秒級的long類型數據
now = commandTimeSnapshot();
/* The key expired if the current (virtual or real) time is greater
* than the expire time of the key. */
//如果過了過期時間點
return now > when;
}
`
定期刪除
定期刪除策略指的是：Redis 每隔一段時間，隨機從數據庫中取出一定量的 key 進行檢查，如果已過期，則進行刪除。 代碼實現在 expire.c/activeExpireCycle 方法中。
刪除的步驟：
- 從過期字典中隨機 20 個 key
- 刪除這 20 個 key 中已經過期的 key
- 如果過期的 key 比率超過 1/4，那就重複步驟 1
爲什麼只是隨機挑 一些 key 呢？因爲如果把所有 key 都遍歷一遍，那這個性能肯定是不能接受的！
總結
redis中所有key都存儲在redisDB的dict字典中，增刪改查也就是對 dict 的操作而已，而對於設置了expire過期時間的key來說，在expire字段(字典類型)中也存儲了該字段，value是過期時間(時間戳類型)。
過期key的刪除時惰性刪除結合定期刪除，在操作redis key時，會先判斷該key是否已過期，如果過期了則進行刪除。