单机数据库实现

1. Redis服务器创建时，会默认创建16个数据库。
2. 默认情况下redis客户端的默认数据库为0号库（redis-cli默认进去的那个），其中可以用select 数据库编号，进行切换。select 1。
3. 但问题是，redis至今为止仍然没有返回客户端目标数据库的命令，也就是说如果你用其他语言客户端执行redis命令，该客户端时没有像redis-cli那样显示出目标数据库的编号的（比如你使用jedis第三方插件），所以现在使用redis时不会有跨库操作。
4. redis是一个键值对的数据库服务器，他的键空间维护着键字典和expires字典（失效字典是记录设置了失效时间的key字典）
5. INFO stats可以看程序中使用键的命中情况
6. 对于键的生存时间和失效时间的管理

• expire、expireat、pexpire、pexpireat四个命令可以设计key的过期时间，四个命令分别代表：以秒为单位设置过期时间、以秒为单位设置过期时间点（unix时间戳）、以毫秒为单位设置过期时间、以毫秒为单位设置过期时间点（unix时间戳）。
• setex的string类型命令可以在设置一个字符串键的同时设置过期时间。
• 过期时间的底层设计原理：实际上expire、expireat、pexpire三个命令都是使用pexpireat来实现的，pexpireat是unix时间戳，说白了过期时间在服务器保存就是时间戳而已，后面的ttl、pttl命令只不过是当前时间戳－设置的过期时间戳计算出来的。

1. 过期键删除策略：

• 在程序设计时比较常用的删除策略：
  • 定时删除（即在创建key时附带创建一个定时器，用定时器来执行删除操作）、
  • 惰性删除（放任key不管，在key使用时检查生存时间并决定是否执行删除操作）、
  • 定期删除（单独进程每隔一段时间检查key，决定是否删除）
• 以上三种的优缺点：
  • 定时删除：对内存最友好的，但是每个key增加一个定时器，在服务器执行上会对cpu带来很大压力，是对cpu最不友好的。
  • 惰性删除：对cpu最友好的，但是对于内存最不友好，因为key的删除只有在被用到时才会去判断有效时间，而大量不用的key就会常驻内存得不到回收，这对于redis这种内存型数据库是极大的资源浪费。
  • 定期删除：定期删除可以说是上面两种方式的折中，说白了如果执行频率过快，它也就是定时删除，如果执行的少，执行时间短也就是惰性删除。
  • 思考：cpu和内存在程序设计时总会存在互斥的情况，要想优先cpu往往就会牺牲内存，如果想优先内存往往会牺牲掉cpu，所以程序设计就会找一个平衡点，做出取舍。redis对于过期key的操作就采用定期删除＋惰性删除的方式做了折中。其实在我们的redis业务层如果想删除不用的key也是做定期删除＋惰性删除两种结合的方式。>>>>说白了还是时间换空间，空间换时间的问题。
• redis的删除策略（redis结合了惰性删除和定期删除两种方式来进行删除）具体实现：
  • 在每次使用key时进行惰性删除策略，执行一个key的属性会在执行前优先执行expireIfNeeded函数，此函数就是用来判断key是否过期，如果过期，将不执行实际key操作，而是在这一步直接删除掉key。
    需要注意：redis服务器做主、从处理时，如果使用key获取value命令，比如get，这是expireIfNeeded做过期判断时只会在主服务器有效，而从服务器会直接返回get的值而不会进行del操作。因为主、从部署时，同步是以主服务器为标准的。
  • 定期删除策略的执行：犹豫redis的key比较多，所以redis设计为随机检查的方式来执行，redis服务器周期性的执行activeExpireCycle函数，此函数在规定时间内，分多次遍历服务器中的数据库，从数据库的expire字典（过期字典）中随机检查一部分键来执行过期删除操作。这种方式很取巧，但也很有效，试想过期字典在每次执行过期检查时都删除一部分过期键，那么随机的命中概率会逐渐增大，而不需要浪费cpu遍历过期字典中的所有键。
  • 定期删除虽然对过期字典是随机遍历的，但是对于数据库是全部执行的，current_db全局变量纪录了，activeExpireCycle正在执行的数据库编号。

1. RDB持久化

• 对于RDB，save命令会阻塞其他命令，所以save要慎用或者不用（redis是单线程的，一个命令执行其他命令都在等待状态），bgsave不会阻塞其他命令，因为他单独开了一个线程创建RDB，服务器进程继续处理命令，命令放在缓冲区里。
• redis允许用户通过配置服务器的save选项让服务器每隔一段时间来执行一次bgsave命令。
• rdb的载入工作会在服务器启动时自动执行。
• 如果服务器开启了aof持久化功能那么服务器会优先选择AOF文件来还原数据库。