Redis_16_Redis服务器中的数据库(键值对的存放和生存时间的存放)

一、前言

Redis是一种基于键值对的非关系型数据库(ps: mongdb也是一种基于键值对的非关系型数据库)，有五种基本类型，每一种的都是 key-value 键值对，本文介绍Redis服务端的数据库，说一下这些 key-value 键值对是如何在redis底层存放的。

1、redis的键值对在数据库中如何存放的，如何完成增删查改的。
2、redis的键值对的过期时间/生存时间ttl在数据库中如何存放的。

二、redis服务器中数据库

让我们来见识一下redis中的数据库结构，看一下这些 key-value 是如何在redis底层存放的。

struct redisServer{
       // ...
       //一个数组，保存着服务器中的所有数据库
              redisDb *db;
       //服务器的数据库数量
              int dbnum;
       // ...
};

对于上述代码和示意图的解释是：Redis服务器将所有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(即代码中的redisDb *db)代表一个数据库，同时，程序会根据服务器状态的donum属性(即代码中的int dbnum)来决定应该创建多少个数据库。num属性的值由服务器配置的 database选项决定,默认情况下,该选项的值为16,所以 Redis服务器默认会创建16个数据库：

切换数据库：对于redis默认的16个数据库（db0-db15）,在操作的时候可以选择将数据（五种类型均可）存放在哪个数据库中，只要将某个数据库设置成当前数据库就好(select 数目)，宏观命令如下：

底层变化：

三、从底层原理图讲解redis增删改查操作

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一个 redis.h/ 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,我们将这个字典称为键空间( key space):

键空间和用户所见的数据库是直接对应的:

1)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;

2)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。

如图：

对于上图解释：redisDb即表示redis服务器中的数据库，里面有一个dict字典，里面存放数据实体（即key-value键值对），这里有三个key-value键值对，分别是

(key,value)=(“alpha”,“a b c”)为ListObjet类型，

(key,value)=(“book”,“<name,Redis in Action><author,Josiah L.Carlson><publisher,Manning>”)为HashObject类型,

(key,value)=(“alpha”,“hello world”)为StringObject类型

3.1 添加新键

对于上图解释：添加新键，StringObject类型 <key,value>=<“date”,“2020/02/09”>

3.2 删除键

对于上图解释：删除新键，删除key为“book”的键值对

3.3 更新键

对于上图解释：更新键，更新key为“message”的键值对

3.4 对键取值

对于上图解释：对键取值，获取key为“message”的value

四、生存时间在数据库的存储

Redis每一个键值对都有一个过期时间 ttl，也成为了生存时间，那么，这个时间在redis数据库是如何存放的呢？

4.1 生存时间的设置与读取

介绍四个命令（和TTL time to live 生存时间有关的），用表格清晰些，如下：

命令	含义
EXPIRE	设置剩余生存时间，以秒为单位，将键key的生存时间设置为ttl秒
PEXPIRE	设置剩余生存时间，以毫秒为单位，将键key的生存时间设置为ttl毫秒
EXPIREAT	设置剩余生存时间，以秒为单位，将键key的生存时间设置为timestamp所指定的秒数时间戳
PEXPIREAT	设置剩余生存时间，以毫秒为单位，将键key的生存时间设置为timestamp所指定的秒数时间戳
TTL	返回指定key的剩余生存时间，以秒为单位
PTTL	返回指定key的剩余生存时间，以毫秒为单位

这个表格给出了指定key的过期时间的存储，这里需要注意一个点，设置指定key生存时间一共有四个命令EXPIRE PEXPIRE EXPIREAT PEXPIREAT，这里展示四个命令底层关系，如图：

我们可以看到，四个命令底层关系：四个设置生存时间的命令，底层最终都是使用PEXPIREAT命令去实现的。

4.2 生存时间的底层保存（过期字典）

redis是基于key-value存储的一个非关系型数据库，对于每一个记录的key，都有一个生存时间TTL，上面介绍了指定key的生存时间的读写，那么，redis中每一个key的生存时间是底层是如何存储的呢？答案是使用“过期字典”存储。

过期字典引入：redisDB结构的expires字典保存了数据库中所有键的过期时间，这个expires字典就是过期字典。

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(也即是某个数据库键)。

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，即—个毫秒精度的UNIX时间戳。

展示了一个带有过期字典的数据库例子,在这个例子中,键空间保存了数据库中的所有键值对，而过期时间则保存了数据库中所有按键值对的过期时间。

生存时间（过期时间）的添加和删除略过。

五、尾声

Redis服务端的数据库，完成了。

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