redis的底层实现

Redis是一个开源的、高性能的键值对存储系统，常用于缓存、队列等场景。它的底层实现是通过数据结构和算法来提高性能和可靠性。本文将介绍Redis的底层实现，并通过代码示例来说明其中的原理。

Redis的底层实现

数据结构

Redis内部使用了多种数据结构来存储数据，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。这些数据结构都是基于C语言实现的，并且经过了优化以提高性能。下面是一个使用哈希表存储数据的示例代码：

typedef struct dictEntry {
    void *key;
    void *val;
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

typedef struct dict {
    dictEntry **table;
    unsigned long size;
    unsigned long used;
} dict;

dictEntry* dictFind(dict *d, void *key) {
    unsigned int h = hashFunction(key);
    dictEntry *de = d->table[h];
    while(de != NULL) {
        if(compareKeys(de->key, key) == 0) {
            return de;
        }
        de = de->next;
    }
    return NULL;
}

void dictAdd(dict *d, void *key, void *val) {
    dictEntry *de = dictFind(d, key);
    if(de != NULL) {
        de->val = val;
    } else {
        unsigned int h = hashFunction(key);
        de = malloc(sizeof(dictEntry));
        de->key = key;
        de->val = val;
        de->next = d->table[h];
        d->table[h] = de;
        d->used++;
    }
}

上面的代码定义了一个字典数据结构，使用哈希表来存储键值对。dictFind函数用于查找指定的键值对，dictAdd函数用于添加或更新键值对。

线程模型

Redis使用单线程的事件驱动模型，通过I/O多路复用机制来处理并发请求。它使用了非阻塞I/O和事件回调来实现高性能的网络通信。下面是一个简化的事件循环代码示例：

void eventLoop() {
    while(1) {
        int numEvents = aeApiPoll(eventLoop);
        for(int i = 0; i < numEvents; i++) {
            aeFileEvent *fe = eventLoop->events[i];
            fe->callback(fe->fd, fe->mask);
        }
    }
}

void acceptCallback(int fd, int mask) {
    int clientFd = accept(fd, NULL, NULL);
    aeCreateFileEvent(eventLoop, clientFd, AE_READABLE, readCallback);
}

void readCallback(int fd, int mask) {
    char buf[1024];
    int nread = read(fd, buf, sizeof(buf));
    // 处理读取数据的逻辑
}

int main() {
    eventLoop = aeCreateEventLoop();
    int serverFd = createServerSocket();
    aeCreateFileEvent(eventLoop, serverFd, AE_READABLE, acceptCallback);
    eventLoop();
    return 0;
}

上面的代码通过一个循环来处理事件，使用acceptCallback函数来处理新连接，使用readCallback函数来处理读取事件。通过事件循环和回调函数，Redis可以高效地处理并发请求。

持久化

Redis支持两种方式的持久化：快照和追加日志。快照是将内存中的数据保存到磁盘上，追加日志是将更新操作追加到日志文件中。下面是一个简化的快照持久化代码示例：

void saveSnapshot() {
    FILE *fp = fopen("snapshot.rdb", "wb");
    if(fp != NULL) {
        dictIterator *di = dictGetIterator(dict);
        dictEntry *de;
        while((de = dictNext(di)) != NULL) {
            fwrite(de->key, sizeof(de->key), 1, fp);
            fwrite(de->val, sizeof(de->val), 1, fp);
        }
        fclose(fp);
    }
}

void loadSnapshot() {
    FILE *fp = fopen("snapshot.rdb", "rb");
    if(fp != NULL) {
        while(!feof(fp)) {
            void *key, *val;
            fread(&key, sizeof(key), 1, fp);
            fread(&val, sizeof(val), 1, fp);
            dictAdd(dict, key, val);
        }
        fclose(fp);
    }
}

上面的代码通过`saveSnapshot