1.Redis 核核心源码分析字典(dict)
2.Redis 实现分布式锁 +Redisson 源码解析
3.Redis源码剖析之数据过期(expire)
4.Redis 源码剖析 3 -- redisCommand
5.Redis radix tree 源码解析
6.Redis源码从哪里读起?
Redis 源码分析字典(dict)
Redis 的内部字典世界:从哈希表到高效管理的深度解析
Redis,作为开源的心源高性能键值存储系统,其内部实现的原理字典数据结构是其核心组件之一。这个数据结构采用自定义的实战哈希表——dictEntry,巧妙地存储和管理着键值对。核核心让我们一起深入理解这一强大工具的心源优秀的vba源码运作机制。
首先,原理Redis的实战字典是基于哈希表的,通过哈希函数将键转换为数组索引,核核心实现高效查找。心源dictEntry结构巧妙地封装了键(key)、原理值(value)以及指向下一个节点的实战指针,构成了数据存储的核核心基本单元。同时,心源dict包含一系列操作函数,原理包括哈希计算、键值复制、比较以及销毁操作,这些函数的指针类型(dictType)和实际数据结构共同构建了其高效性能。
在字典的管理中,rehash是一个关键概念,它标志着哈希表的重新分布过程。rehash标志是一个计数器,用于跟踪当前哈希表实例的状态,确保在负载过高时进行扩容。当ht_used[0]非零,且满足特定条件(如元素数量超过初始桶数),服务器会触发resize操作,这通常在serverCron定时任务中进行,以避免磁盘I/O竞争。
rehash过程中,Redis采取渐进式策略,通过dictRehash函数,逐个移动键值对到新哈希表,确保操作的线程安全。为了避免长时间阻塞,这个过程被分散到函数中,并通过serverCron定时任务,以毫秒级的步长进行,确保在无磁盘写操作时进行。
在处理过期键时,dictRehashMilliseconds()函数扮演重要角色,它在rehash时监控时间消耗,确保性能。rehash过程中,dictAdd负责插入新哈希表,而dictFind和dictDelete则需处理ht_table[0]和ht_table[1]的键值对。
Redis的默认哈希算法采用SipHash,保证了数据的分布均匀性。在持久化时,负载因子默认设置为5,即时翻译源码而rehash后,数据结构会采用迭代器的形式,分为安全和非安全两种,以满足不同场景的需求。
在实际操作中,如keysCommand,会选择安全模式以避免重复遍历,而在处理大规模数据时,如scan命令,可能需要使用非安全模式,但需注意可能带来的问题。
总的来说,Redis的字典数据结构是其高效性能的基石,通过精细的哈希管理、rehash策略以及迭代器设计,确保了在高并发和频繁操作下的稳定性和性能。深入理解这些内部细节,对于优化Redis性能和应对复杂应用场景至关重要。
Redis 实现分布式锁 +Redisson 源码解析
在一些场景中,多个进程需要以互斥的方式独占共享资源,这时分布式锁成为了一个非常有用的工具。
随着互联网技术的快速发展,数据规模在不断扩大,分布式系统变得越来越普遍。一个应用往往会部署在多台机器上(多节点),在某些情况下,为了保证数据不重复,同一任务在同一时刻只能在一个节点上运行,即确保某一方法在同一时刻只能被一个线程执行。在单机环境中,应用是在同一进程下的,仅需通过Java提供的 volatile、ReentrantLock、synchronized 及 concurrent 并发包下的线程安全类等来保证线程安全性。而在多机部署环境中,不同机器不同进程,需要在多进程下保证线程的安全性,因此分布式锁应运而生。
实现分布式锁的三种主要方式包括:zookeeper、Redis和Redisson。这三种方式都可以实现分布式锁,但基于Redis实现的性能通常会更好,具体选择取决于业务需求。
本文主要探讨基于Redis实现分布式锁的方案,以及分析对比Redisson的RedissonLock、RedissonRedLock源码。
为了确保分布式锁的可用性,实现至少需要满足以下四个条件:互斥性、过期自动解锁、请求标识和正确解锁。mtcnn 训练源码实现方式通过Redis的set命令加上nx、px参数实现加锁,以及使用Lua脚本进行解锁。实现代码包括加锁和解锁流程,核心实现命令和Lua脚本。这种实现方式的主要优点是能够确保互斥性和自动解锁,但存在单点风险,即如果Redis存储锁对应key的节点挂掉,可能会导致锁丢失,导致多个客户端持有锁的情况。
Redisson提供了一种更高级的实现方式,实现了分布式可重入锁,包括RedLock算法。Redisson不仅支持单点模式、主从模式、哨兵模式和集群模式,还提供了一系列分布式的Java常用对象和锁实现,如可重入锁、公平锁、联锁、读写锁等。Redisson的使用方法简单,旨在分离对Redis的关注,让开发者更专注于业务逻辑。
通过Redisson实现分布式锁,相比于纯Redis实现,有更完善的特性,如可重入锁、失败重试、最大等待时间设置等。同时,RedissonLock同样面临节点挂掉时可能丢失锁的风险。为了解决这个问题,Redisson提供了实现了RedLock算法的RedissonRedLock,能够真正解决单点故障的问题,但需要额外为RedissonRedLock搭建Redis环境。
如果业务场景可以容忍这种小概率的错误,推荐使用RedissonLock。如果无法容忍,推荐使用RedissonRedLock。此外,RedLock算法假设存在N个独立的Redis master节点,并确保在N个实例上获取和释放锁,以提高分布式系统中的可靠性。
在实现分布式锁时,还需要注意到实现RedLock算法所需的Redission节点的搭建,这些节点既可以是单机模式、主从模式、哨兵模式或集群模式,以确保在任一节点挂掉时仍能保持分布式锁的随机出题源码可用性。
在使用Redisson实现分布式锁时,通过RedissonMultiLock尝试获取和释放锁的核心代码,为实现RedLock算法提供了支持。
Redis源码剖析之数据过期(expire)
通过对线上数据访问时间分布的统计发现,大部分请求只访问最新分钟或1小时的数据,极少访问超过1天的数据。这使得我们在存储数据时可以优化过期时间,例如将过期时间从2天缩短到1天,从而节省大量 Redis 实例资源,节省内存使用量和成本。
Redis 自动清理过期数据的机制可以有效节省资源,而没有自动过期机制时,实现数据清理将非常复杂。自动过期功能不仅简化了操作,还能节省成本,体现了其在缓存系统中的重要性。
Redis 在处理请求时,会检查 key 是否过期。在 dictEntry 结构中存储了上次更新时间戳,通过比较当前时间与更新时间戳之间的差值与设定的过期时间,判断 key 是否过期。
Redis 提供了懒惰删除功能,即在开启配置项后,会异步处理数据删除任务,防止阻塞主线程。然而,实际实现并非完全异步,而是结合了同步和异步机制,以优化性能。
为了解决数据写入后长时间无访问导致的资源占用问题,Redis 实现了定期抽样删除策略。通过单线程执行的核心流程,Redis 无法长时间暂停执行其他工作,因此定期清理时仅做少量操作,以避免长时间阻塞。
Redis 数据过期策略简单,但需考虑性能影响。配置过期时间应根据业务需求和数据特性调整,以实现最佳性能和资源利用。
本文深入探讨了 Redis 过期数据的实现,包括实时清理、惰性删除和定期抽样删除策略。同时提供了 Redis 中文注释版和源码剖析专栏链接,欢迎关注和学习。如有帮助,欢迎一键三连支持。
Redis 源码剖析 3 -- redisCommand
Redis 使用 redisCommand 结构体处理命令请求,其内包含一个指向对应处理函数的 proc 指针。redisCommandTable 是一个存储所有 Redis 命令的数组,位于 server.c 文件中。list java 源码此数组通过 populateCommandTable() 函数填充,该函数将 redisCommandTable 的内容添加到 server.commands 字典,将 Redis 支持的所有命令及其实现整合。
populateCommandTable() 函数中包含 populateCommandTableParseFlags() 子函数,用于将 sflags 字符串转换为对应的 flags 值。lookupCommand*() 函数族负责从 server.commands 中查找相应的命令。
Redis radix tree 源码解析
Redis 实现了不定长压缩前缀的 radix tree,用于集群模式下存储 slot 对应的所有 key 信息。本文解析在 Redis 中实现 radix tree 的核心内容。
核心数据结构的定义如下:
每个节点结构体 (raxNode) 包含了指向子节点的指针、当前节点的 key 的长度、以及是否为叶子节点的标记。
以下是插入流程示例:
场景一:仅插入 "abcd"。此节点为叶子节点,使用压缩前缀。
场景二:在 "abcd" 之后插入 "abcdef"。从 "abcd" 的父节点遍历至压缩前缀,找到 "abcd" 空子节点,插入 "ef" 并标记为叶子节点。
场景三:在 "abcd" 之后插入 "ab"。ab 为 "abcd" 的前缀,插入 "ab" 为子节点,并标记为叶子节点。同时保留 "abcd" 的前缀结构。
场景四:在 "abcd" 之后插入 "abABC"。ab 为前缀,创建 "ab" 和 "ABC" 分别为子节点,保持压缩前缀结构。
删除流程则相对简单,找到指定 key 的叶子节点后,向上遍历并删除非叶子节点。若删除后父节点非压缩且大小大于1,则需处理合并问题,以优化树的高度。
合并的条件涉及:删除节点后,检查父节点是否仍为非压缩节点且包含多个子节点,以此决定是否进行合并操作。
结束语:云数据库 Redis 版提供了稳定可靠、性能卓越、可弹性伸缩的数据库服务,基于飞天分布式系统和全SSD盘高性能存储,支持主备版和集群版高可用架构。提供全面的容灾切换、故障迁移、在线扩容、性能优化的数据库解决方案,欢迎使用。
Redis源码从哪里读起?
如果你正寻求理解Redis源码的路径,本文为你提供了一个全面的指南。Redis 是使用 C 语言构建的,因此,我们从 main 函数开始,深入探索其核心逻辑。在阅读过程中,我们应聚焦于从外部命令输入到内部执行流程的路径,逐步理解 Redis 的工作原理。
理解事件机制对于深入 Redis 的核心至关重要。通过 Redis 的事件循环,我们可以实现单线程环境下的高效处理多任务的能力。这一机制允许 Redis 以线程安全的方式处理大量请求,同时在执行后台任务时保持响应速度。事件循环与系统提供的异步 I/O 多路复用机制相结合,确保了 CPU 资源的高效利用,避免了并发执行的复杂性。
在讨论事件循环时,我们重点关注了两个阶段:初始化和事件处理。初始化阶段涉及配置和数据加载,而事件处理阶段则负责响应客户端请求、执行命令以及周期性任务的调度。通过事件循环,Redis 实现了在单一线程下处理多个请求的高效运行模式。
理解 Redis 命令请求的处理流程是整个指南的关键部分。当客户端向 Redis 发送命令时,流程分为两个阶段:连接建立和命令执行与响应。连接建立阶段由事件循环触发,而命令执行与响应阶段则涉及读取客户端发送的数据,执行命令并返回结果。这一过程通过特定的回调函数实现,确保了命令处理的高效和线程安全。
此外,我们还讨论了 Redis 的事件机制,即事件驱动程序库 ae.c,它在不同操作系统上支持多种 I/O 多路复用机制。在选择底层机制时,Redis 优先考虑后三种更现代、高效的方案,例如 macOS 上的 kqueue 和 Linux 上的 epoll。理解这些机制对于实现高性能网络服务至关重要。
为了帮助读者在阅读 Redis 源码时构建清晰的思维路径,我们提供了一个树型图展示关键函数之间的调用关系。这张图基于 Redis 源码的 5.0 分支,详细地展示了初始化、事件处理、命令请求处理等关键流程的调用顺序。
最后,本文提供的参考文献旨在为读者提供进一步学习的资源。对于希望深入理解 Redis 源码并学习 C 语言编程经验的读者,这些资源将起到重要作用。总的来说,本文旨在为那些希望从源头上理解 Redis 工作机制的技术爱好者提供一个全面、系统化的指南。
Redis源码阅读(1)——zmalloc
zmalloc是一个简化内存分配的库,包含以下API函数:zmalloc
zcalloc
zrealloc
zfree
zstrdup
zmalloc_used_memory
zmalloc_set_oom_handler
zmalloc_get_rss
zmalloc_get_allocator_info
zmalloc_get_private_dirty
zmalloc_get_smap_bytes_by_field
zmalloc_get_memory_size
zlibc_free
其中,zmalloc用于分配内存,zcalloc在分配内存的同时初始化为0,zrealloc用于重新分配内存,zfree用于释放内存,zstrdup用于复制字符串并分配内存,zmalloc_used_memory用于获取已分配内存的大小,zmalloc_set_oom_handler用于设置内存溢出处理器,zmalloc_get_rss用于获取当前进程的内存使用量,zmalloc_get_allocator_info用于获取分配器信息,zmalloc_get_private_dirty用于获取私有脏数据,zmalloc_get_smap_bytes_by_field用于获取指定字段的内存使用量,zmalloc_get_memory_size用于获取内存大小,zlibc_free用于释放内存。 在zmalloc中,宏函数update_zmalloc_stat_alloc用于更新used_memory的值。这个宏函数中的if语句用于补齐分配的内存字节数到sizeof(long),但是我不太理解5.0源码中为什么atomicIncr使用的是__n而不是直接对_n进行操作。测试发现,used_memory的值并未对齐到8,那么if语句的存在意义何在呢? 同样地,update_zmalloc_stat_free宏函数用于更新已释放内存的统计信息。与update_zmalloc_stat_alloc相比,虽然malloc_usable_size已经返回精确的字节数,但update_zmalloc_stat_alloc为何不直接使用atomicIncr更新used_memory呢?在Unstable分支中,已有开发者对此进行了优化。Redis 主从复制 - 源码梳理
本文主要剖析Redis主从复制机制中的核心组件之一——复制积压缓冲区(Replication Buffer),旨在为读者提供一个对Redis复制流程和缓冲区机制深入理解的平台,以下内容仅基于Redis版本7.0.,若读者在使用过程中发现偏差,欢迎指正。
复制积压缓冲区在逻辑上可理解为一个容量最大的位整数,其初始值为1,由offset、master_repl_offset和repl_backlog-histlen三个变量共同决定缓冲区的有效范围。offset表示缓冲区内命令起始位置,master_repl_offset代表结束位置,二者之间的长度由repl_backlog-histlen表示。
每当主节点执行写命令,新生成的积压缓冲区大小增加,同时增加master_repl_offset和repl_backlog-histlen的值,直至达到预设的最大容量(默认为1MB)。一旦所有从节点接收到命令并确认同步无误,缓冲区内过期的命令将被移除,并调整offset和histlen以维持积压区容量的稳定性。
为实现动态分配,复制积压缓冲区被分解成多个block,以链表形式组织。每个block采用引用计数管理策略,初始值为0,每当增加或删除从节点对block的引用时,计数值相应增减。新生成block时,将master_repl_offset+1设置为block的repl_offset值,并将写入命令拷贝至缓冲区内,与此同时,master_repl_offset和repl_backlog-histlen增加。
通过循环遍历所有从节点,为每个从节点设置ref_repl_buf_node指向当前block或最后一个block,确保主从复制能够准确传递命令。当主节点接收到从节点的连接请求时,将开始填充积压缓冲区。在全量复制阶段,从slave-replstate为WAIT_BGSAVE_START至ONLINE,表示redis从后台进程开始执行到完成RDB文件传输和加载,命令传播至此阶段正式开始。
针对每个从节点,主节点从slave-ref_block_pos开始发送积压缓冲区内的命令,每发送成功,slave-ref_block_pos相应更新。当积压缓冲区超过预设阈值,即复制积压缓冲区中的有效长度超过repl-backlog-size(默认1MB)时,主节点将清除已发送的缓冲区,释放内存。如果主节点写入命令频繁或从节点断线重连时间长,则需合理调整缓冲区大小(推荐值为2 * second * write_size_per_second)以保持增量复制的稳定运行。
当最后一个从节点与主节点的连接断开超过repl-backlog-ttl(默认为秒)时,主节点将释放repl_backlog和复制积压缓冲区以确保资源的有效使用。不过需要注意的是,从节点的释放操作依赖于节点是否可能成为新的主节点,因此在最后处理逻辑上需保持谨慎。
Redis源码解析:一条Redis命令是如何执行的?
作者:robinhzhang Redis,一个开源内存数据库,凭借其高效能和广泛应用,如缓存、消息队列和会话存储,本文将带你探索其命令执行的底层流程。本文将以源码解析的形式,逐层深入Redis的核心结构和命令执行过程,旨在帮助开发者理解实现细节,提升编程技术和设计意识。源码结构概览
在学习Redis源代码之前,首先要了解其主要的组成部分:redisServer、redisClient、redisDb、redisObject以及aeEventLoop。这些结构体和事件模型构成了Redis的核心架构。redisServer:服务端运行的核心结构,包括监听socket、数据存储的redisDb列表和客户端连接信息。
redisClient:客户端连接状态的存储,包括命令处理缓冲区、回复数据列表和数据库句柄。
redisDb:键值对的数据存储,采用两个哈希表实现渐进式rehash。
redisObject:存储对象的通用表示,包含引用计数和LRU时间,用于内存管理。
aeEventLoop:事件循环,管理文件和时间事件的处理。
核心流程详解
Redis的执行流程从main函数开始,首先初始化配置和服务器组件,进入主循环处理事件。命令执行流程涉及redis启动、客户端连接、接收命令和返回结果四个步骤:启动阶段:创建socket服务器,注册可读事件,进入主循环。
连接阶段:客户端连接后,接收并处理命令,创建客户端实例。
命令阶段:客户端发送命令,服务端解析并调用对应的命令处理函数。
结果阶段:处理命令后,根据协议格式构建回复并写回客户端。
渐进式rehash与内存管理
Redis的内存管理采用引用计数法,通过对象的refcount字段控制内存分配和释放。rehash操作在Redis 2.x版本引入,通过逐步迁移键值对,降低对单线程性能的影响。当负载达到阈值,会进行扩容,这涉及新表的创建和键值对的迁移。总结
本文通过Redis源码分析,揭示了其命令执行的细节,包括启动流程、客户端连接、命令处理和结果返回,以及内存管理策略。这将有助于开发者深入理解Redis的工作原理,提升编程效率和设计决策能力。Redis 又双叒叕改开源协议了,微软提前推出高性能替代方案 Garnet
Redis 商业公司 CEO Rowan Trollope 在官方博客宣布了一个重大变化:Redis 核心软件将从 BSD 3-Clause 许可证过渡至 RSALv2 或 SSPLv1 双重许可证模式,从 Redis v7.4 版本开始,覆盖所有后续版本。新的许可证模式为 Redis 带来全新的使用框架,同时可能影响开源生态。
BSD 3-Clause 许可证,是一种宽松的开源许可证,允许源代码的自由使用、修改和分发。然而,RSALv2 和 SSPLv1 却并未获得 OSI 的正式认可。这种改变意味着 Redis 已不再是标准的开源软件。官网更新为“Redis 是源可用软件”。这并非 Redis 首次调整许可证策略。早在 年,Redis 已将部分模块许可证改为结合 Apache v2.0 和 Commons Clause 的许可证,引发社区争议。 年,Redis Labs 回应社区反馈,修改为 RSAL,允许自由使用模块,但要求基于这些模块的产品或服务获得商业许可证。 年 月,Redis 再度调整,将一些模块改为 RSAL 和商业许可证并行,以应对云服务提供商使用开源软件的商业模式问题。
此次修改许可证的目的是回应云厂商的商业模式,确保他们为 Redis 的开发提供支持。Redis 核心项目依然保持宽松的 BSD 3-Clause 许可证,这稳定了厂商的信心。CEO 表示,此变更将使 Redis 保持领先的数据模型、处理引擎和开发者功能。然而,许可证的改变可能对使用新版本 Redis 源代码的“竞争性产品”产生影响。
与此同时,微软推出基于兼容协议的高性能 Redis 替代方案 Garnet。Garnet 是一个高性能缓存存储系统,针对现代硬件进行了优化,能够更好地利用处理器缓存和网络特性,提供卓越的吞吐量和延迟性能。此外,国内公司如阿里云的 Tair 和 的 Pika,也开发了与 Redis 相似功能的替代品,提供了更灵活的许可证选择。
Hacker News 社区对这些变化进行了讨论,包括许可证的灵活性与商业化的平衡问题。讨论涉及开源软件的商业化途径,如“open core”模式,但同时也关注许可证变更对开源生态和开发者的影响。面对开源与商业化之间的挑战,寻求一种既符合宽松开源许可证,又能适用于复杂程序的模式,成为当前软件行业关注的焦点。