读书笔记-Redis设计与实现-发布订阅，事务，脚本和其他

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1.发布与订阅

  • 服务器状态在pubsub_channels字典保存了所有频道的订阅关系：SUBSCRIBE命令负责将客户端和被订阅的频道关联到这个字典里面，而UNSUBSCRIBE命令则负责解除客户端和被退订频道之间的关联。
  • 服务器状态在pubsub_patterns链表保存了所有模式的订阅关系：PSUBSCRIBE命令负责将客户端和被订阅的模式记录到这个链表中，而PUNSUBSCRIBE命令则负责移除客户端和被退订模式在链表中的记录。
  • PUBLISH命令通过访问pubsub_channels字典来向频道的所有订阅者发送消息，通过访问pubsub_patterns链表来向所有匹配频道的模式的订阅者发送消息。
  • PUBSUB命令的三个子命令都是通过读取pubsub_channels字典和pubsub_patterns链表中的信息来实现的。

2.事务

  • 事务提供了一种将多个命令打包，然后一次性、有序地执行的机制。
  • 多个命令会被入队到事务队列中，然后按先进先出（FIFO）的顺序执行。
  • 事务在执行过程中不会被中断，当事务队列中的所有命令都被执行完毕之后，事务才会结束。
  • 带有WATCH命令的事务会将客户端和被监视的键在数据库的watched_keys字典中进行关联，当键被修改时，程序会将所有监视被修改键的客户端的REDIS_DIRTY_CAS标志打开。
  • 只有在客户端的REDIS_DIRTY_CAS标志未被打开时，服务器才会执行客户端提交的事务，否则的话，服务器将拒绝执行客户端提交的事务。
  • Redis的事务总是具有ACID中的原子性、一致性和隔离性，当服务器运行在AOF持久化模式下，并且appendfsync选项的值为always时，事务也具有耐久性。

3.Lua脚本

  • Redis服务器在启动时，会对内嵌的Lua环境执行一系列修改操作，从而确保内嵌的Lua环境可以满足Redis在功能性、安全性等方面的需要。
  • Redis服务器专门使用一个伪客户端来执行Lua脚本中包含的Redis命令。
  • Redis使用脚本字典来保存所有被EVAL命令执行过，或者被SCRIPT LOAD命令载入过的Lua脚本，这些脚本可以用于实现SCRIPT EXISTS命令，以及实现脚本复制功能。
  • EVAL命令为客户端输入的脚本在Lua环境中定义一个函数，并通过调用这个函数来执行脚本。
  • EVALSHA命令通过直接调用Lua环境中已定义的函数来执行脚本。
  • SCRIPT FLUSH命令会清空服务器lua_scripts字典中保存的脚本，并重置Lua环境。
  • SCRIPT EXISTS命令接受一个或多个SHA1校验和为参数，并通过检查lua_scripts字典来确认校验和对应的脚本是否存在。
  • SCRIPT LOAD命令接受一个Lua脚本为参数，为该脚本在Lua环境中创建函数，并将脚本保存到lua_scripts字典中。
  • 服务器在执行脚本之前，会为Lua环境设置一个超时处理钩子，当脚本出现超时运行

4.排序

  • SORT命令通过将被排序键包含的元素载入到数组里面，然后对数组进行排序来完成对键进行排序的工作。
  • 在默认情况下，SORT命令假设被排序键包含的都是数字值，并且以数字值的方式来进行排序。
  • 如果SORT命令使用了ALPHA选项，那么SORT命令假设被排序键包含的都是字符串值，并且以字符串的方式来进行排序。
  • SORT命令的排序操作由快速排序算法实现。
  • SORT命令会根据用户是否使用了DESC选项来决定是使用升序对比还是降序对比来比较被排序的元素，升序对比会产生升序排序结果，被排序的元素按值的大小从小到大排列，降序对比会产生降序排序结果，被排序的元素按值的大小从大到小排列。
  • 当SORT命令使用了BY选项时，命令使用其他键的值作为权重来进行排序操作。
  • 当SORT命令使用了LIMIT选项时，命令只保留排序结果集中LIMIT选项指定的元素。
  • 当SORT命令使用了GET选项时，命令会根据排序结果集中的元素，以及GET选项给定的模式，查找并返回其他键的值，而不是返回被排序的元素。
  • 当SORT命令使用了STORE选项时，命令会将排序结果集保存在指定的键里面。
  • 当SORT命令同时使用多个选项时，命令先执行排序

5.二进制位数组

  • Redis使用SDS来保存位数组。
  • SDS使用逆序来保存位数组，这种保存顺序简化了SETBIT命令的实现，使得SETBIT命令可以在不移动现有二进制位的情况下，对位数组进行空间扩展。
  • BITCOUNT命令使用了查表算法和variable-precision SWAR算法来优化命令的执行效率。
  • BITOP命令的所有操作都使用C语言内置的位操作来实现。

6.慢查询日志

  • Redis的慢查询日志功能用于记录执行时间超过指定时长的命令。
    • slowlog get
  • Redis服务器将所有的慢查询日志保存在服务器状态的slowlog链表中，每个链表节点都包含一个slowlogEntry结构，每个slowlogEntry结构代表一条慢查询日志。
  • 打印和删除慢查询日志可以通过遍历slowlog链表来完成。
  • slowlog链表的长度就是服务器所保存慢查询日志的数量。
  • 新的慢查询日志会被添加到slowlog链表的表头，如果日志的数量超过slowlog-max-len选项的值，那么多出来的日志会被删除。

7.监视器

  • 客户端可以通过执行MONITOR命令，将客户端转换成监视器，接收并打印服务器处理的每个命令请求的相关信息。
  • 当一个客户端从普通客户端变为监视器时，该客户端的REDIS_MONITOR标识会被打开。
  • 服务器将所有监视器都记录在monitors链表中。
  • 每次处理命令请求时，服务器都会遍历monitors链表，将相关信息发送给监视器。