《Redis设计与实现》知识点目录《Redis设计与实现》知识点目录

Redis设计与实现第一部分数据结构与对象第二章简单动态字符串

p8 简单动态字符串SDS

2.1 SDS的定义

p9 每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值

2.2 SDS与C字符串的区别

p10 常数复杂度获取字符串长度
- p10 获取一个SDS长度的复杂度仅为O(1)
p11 杜绝缓冲区溢出
- p11 SDS修改操作
p12 减少修改字符串带来的内存重分配次数
- p13 空间预分配
- p14 惰性空间释放
p15 二进制安全
- p16 SDS的二进制安全
p16 兼容部分C字符串函数
- p17 SDS可以在有需要时重用函数库
p17 总结
- p17 C字符串和SDS之间的区别

2.3 SDS API

P17 SDS的主要操作API

2.4 重点回顾

p18 SDS相比C字符串的优点

第三章链表
3.1 链表和链表节点的实现

p20 list结构
p21 Redis链表的实现特性

3.2 链表和链表节点的API

p21 用于操作链表和链表节点的API

3.3 重点回顾第四章字典
4.1 字典的实现

p24 哈希表
- p24 dictht结构
p25 哈希表节点
- p25 dictEntry结构
p26 字典
- p26 dic结构

4.2 哈希算法

p27 Redis计算哈希值和索引值的方法
p28 Redis使用MurmurHash2算法计算键的哈希值

4.3 解决键冲突

p28 Redis的哈希表使用链地址法解决键冲突

4.4 rehash

p29 Redis对字典的哈希表执行rehash的步骤如下
p32 哈希表的扩展与收缩
- p32 负载因子

4.5 渐进式rehash

p33 渐进式rehash详细步骤
p36 渐进式rehash执行期间的哈希表操作

4.6 字典API

p36 字典的主要操作API

第五章跳跃表

p38 跳跃表

5.1 跳跃表的实现

p39 跳跃表由zskiplistNode和zskiplist两个结构定义
p39 zskiplist结构
【《Redis设计与实现》知识点目录】p40 跳跃表节点
- p40 zskiplistNode结构
  - p40 层
  - p40 前进指针
  - p41 跨度
  - p42 后退指针
  - p42 分值和成员
- p43 跳跃表

5.2 跳跃表API

p44 跳跃表的所有操作API

第六章整数集合
6.1 整数集合的实现

p47 contents数组（整数集合底层实现）的真正类型取决于encoding的值

6.2 升级

p48 升级整数集合并添加新元素的三步骤
p50 升级之后新元素的摆放位置

6.3 升级的好处

p50 提升灵活性
p50 节约内存

6.4 降级 6.5 整数集合API

p51 整数集合的操作API

第七章压缩链表

p52 压缩链表概念

7.1 压缩链表的构成

p53 压缩链表组成部分详细说明

7.2 压缩链表节点的构成

p54 previous_entry_length
p55 压缩链表从表尾节点向表头结点进行遍历的完整过程
p55 encoding
p56 content

7.3 连锁更新

p58 连锁更新

7.4 压缩链表API

p59 压缩链表API

第八章对象
8.1 对象的类型与编码

p61 redisObject结构
p61 类型
- p61 对象的类型
- p61 TYPE命令
p62 编码和底层实现
- p62 encoding属性记录了对象所使用的编码
- p62 每种类型的对象可以使用的编码
- p63 OBJECT ENCODING命令

8.2 字符串对象

p64 字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr
p65 embstr编码的字符串对象来保存短字符串值的好处
p66 字符串对象保存各类型值得编码方式
p66 编码的转换
p67 字符串命令的实现

8.3 列表对象

p68 列表对象的编码可以是ziplist或者Linkedlist
p70 编码转换
- p70 列表对象使用ziplist编码的两个条件

8.4 哈希对象

p71 哈希对象的编码可以是ziplist或者hashtable
p73 编码转换
- p73 哈希对象使用ziplist编码的两个条件
p74 哈希命令的实现

8.5 集合对象

p75 集合对象的编码可以是intset或者hashtable
p75 编码的转换
- p75 集合对象使用intset编码的两个条件
p76 集合命令的实现

8.6 有序集合对象

p77 有序集合对象的编码可以是ziplist或者skiplist
p78 为什么有序集合需要同时使用跳跃表和字典来实现
p79 编码的转换
- p79 有序集合对象使用ziplist编码的两个条件
p80 有序集合命令的实现

8.7 类型检查与命令多态

p82 类型检查的实现
- p83 类型检查过程
p83 多态命令的实现
- p83 一些命令是多态的

8.8 内存回收

p84 Redis使用引用计数法实现内存回收机制
p84 引用计数规则

8.9 对象共享

p85 让多个键共享同一个值对象需要执行两个步骤
p86 Redis在初始化服务器时创建了一万个字符串对象，包含0到9999的所有整数值，并将它们作为共享对象
p86 OBJECT REFCOUNT命令
p87 为什么Redis不共享包含字符串的对象

8.10 对象的空转时长

p87 OBJECT IDLETIME命令

第二部分单机数据库的实现第九章数据库
9.1 服务器中的数据库

p90 redisServer结构和redisDb结构

9.2 切换数据库

p91 SELECT命令
p92 SELECT命令实现原理

9.3 数据库键空间

p93 键空间
p94 添加新键
p95 删除键
p95 更新键
p97 对键取值
p98 其他键空间操作
p98 读写键空间时的维护操作
- p98 服务器会记录键空间命中次数或键空间不命中次数
- p98 键的LRU时间
- p99 脏键标记

9.4 设置键的生存时间或过期时间

p99 EXPIRE命令和PEXPIRE命令
p99 EXPIREAT命令和PEXPIREAT命令
p100 TTL命令和PTTL命令
p100 设置过期时间
- p101 设置生存时间和设置过期时间的命令之间的转换
p101 保存过期时间
- p101 过期字典
p104 移除过期时间
- p104 PERSIST命令
p105 计算并返回剩余生存时间
- p105 TTL命令和PTTL命令
p106 过期键的判定

9.5 过期键删除策略

p107 定时删除
p108 惰性删除
p108 定期删除

9.6 Redis的过期键删除策略

p108 Redis服务器实际使用的是惰性删除和定期删除两种策略
p109 惰性删除策略的实现
p109 定期删除策略的实现

9.7 AOF、RDB和复制功能对过期键的处理

p111 生成RDB文件
- p111 已过期的键不会被保存到新创建的RDB文件中
p111 载入RDB文件
p112 AOF文件写入
p112 AOF重写
p112 复制
p113 数据库通知

9.8 数据库通知

p113 数据库通知
p114 键空间通知和键事件通知
p114 notify-keyspace-events选项决定了服务器所发送通知的类型
p115 发送通知
- p115 notifyKeyspaceEvent函数实现了发送数据库通知的功能
p116 发送通知的实现

第十章 RDB持久化

p118 数据库状态

10.1 RDB文件的创建与载入

p119 SAVE命令和BGSAVE命令
p120 AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高
p120 SAVE命令执行时的服务器状态
- p120 SAVE命令执行时，Redis服务器将被阻塞
p120 BGSAVE命令执行时候的服务器状态
- p121 BGSAVE命令执行期间，服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRITEAOF三个命令的方式会发生变化
p121 RDB文件载入时的服务器状态
- p121服务器在载入RDB文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成

10.2 自动间隔性保存

p121 save选项
p122 设置保存条件
- p122 save选项默认条件
p123 dirty计数器和lastsave属性
p124 设置保存条件是否满足
- p124 服务器周期性操作函数serverCron

10.3 RDB文件结构

p125 RDB文件结构
p126 check_sum校验和
p126 databases部分
- p126 RDB文件中的数据库结构
p127 key_value_pairs部分
- p127 不带过期时间的键值对结构
- p128 带有过期时间的键值对结构
p128 value的编码

10.4 分析RDB文件

p133 od命令可以分析RDB文件
p133 不包含任何键值对的RDB文件
p134 包含字符串键的RDB文件
p135 包含带有过期时间的字符串键的RDB文件
p135 包含一个集合键的RDB文件
p136 关于分析RDB文件的说明

第十一章 AOF持久化
11.1 AOF持久化的实现

p139 命令追加
p140 AOF文件的写入与同步
- p140 Redis的服务器进程是一个事件循环
- p140 appendfsync选项
- p141 文件的写入和同步

11.2 AOF的载入与数据还原

p142 Redis读取AOF文件并还原数据库的详细步骤

11.3 AOF重写

p143 AOF重写
p143 AOF文件重写的实现
- p144 AOF重写功能的实现原理
- p147 元素数量超过一个参数时，重写程序使用多条命令来记录键的值
p147 AOF后台重写
- p148 AOF重写缓冲区

第十二章事件

p151 文件事件和时间事件

12.1 文件事件

p151 文件事件处理器
p152 文件事件处理器的构成
p152 I/O多路复用程序的实现
- p152 Redis的I/O多路复用程序的所有功能都是通过包装常见的I/O多路复用函数库来实现的
p153 事件的类型
- p153 READABLE事件和WRITABLE事件
p153 API
p154 文件时间的处理器
- p154 连接应答处理器
- p155 命令请求处理器
- p155 命令回复处理器
- p155 一次完整的客户端与服务器连接事件示例

12.2 时间事件

p156 定时事件和周期性事件
p157 时间事件的实现
p157 API
p159 时间事件应用实例：serverCron函数

12.3 事件的调度与执行

p160 事件处理角度下的服务器运行流程

第十三章客户端

p162 redisClient结构-客户端状态
p163 clients链表

13.1 客户端属性

p163 套接字描述符
p164 名字
p165 标志
- p166 PUBSUB命令和SCRIPT LOAD命令的特殊性
p167 输入缓冲区
p168 命令与命令参数
p169 命令的实现函数
- p169 命令表
p169 输出缓冲区
p171 身份验证
p171 时间
- p172 客户端空转时间

13.2 客户端的创建与关闭

p172 创建普通客户端
p173 关闭普通客户端
- p173 普通客户端关闭的原因
- p173 两种限制客户端输出缓冲区大小的方式
p174 Lua脚本的伪客户端
p174 AOF文件的伪客户端

第十四章
14.1 命令请求的执行过程

p177 发送命令请求
p177 读取命令请求
p178 命令执行器（1）：查找命令实现
- p178 redisCommand结构的主要属性
- p179 slags属性的标识
- p181 命令名字的大小写不影响命令表的查找结果
p181 命令执行器（2）：执行预备操作
p182 命令执行器（3）：调用命令的实现函数
p183 命令执行器（4）：执行后续工作
p184 将命令回复发送给客户端
p184 客户端接收并打印命令回复

14.2 serverCron函数

p184 更新服务器时间缓存
p185 更新LRU时钟
p186 更新服务器每秒执行命令次数
p187 更新服务器内存峰值记录
p188 处理SIGTERM信号
p189 管理客户端资源
p189 管理数据库资源
p189 执行被延迟的BGREWRITEAOF
p190 检查持久化操作的运行状态
p191 将AOF缓冲区中的内容写入AOF
p191 关闭异步客户端
p191 增加cronloops计数器的值

14.3 初始化服务器

p192 初始化服务器状态结构
- p193 initServerConfig函数
p193 载入配置选项
p194 初始化服务器数据结构
- p194 initServer函数
- p195 共享对象
p195 还原数据库状态
p196 执行事件循环

第三部分多机数据库的实现第十五章复制
15.1 旧版复制功能的实现

p199 SYNC命令执行步骤
p200 命令传播

15.2 旧版复制功能的缺陷

p201 初次复制和断线后重复制
p203 SYNC命令是一个非常耗费资源的操作

15.3 新版复制功能的实现

p203 完整重同步和部分重同步

15.4 部分重同步的实现

p205 复制偏移量
p206 复制积压缓冲区
- p206 固定长度先进先出队列
- p209 根据需要调整复制积压缓冲区大小
p208 服务器运行ID

15.5 PSYNC命令的实现

p209 PSYNC命令的两种调用方法
p209 接收到PSYNC命令的主服务器向从服务器返回的三种回复

15.6 复制的实现

p211 步骤1：设置主服务器的地址和端口
p212 步骤2：建立套接字连接
p212 步骤3：发送PING命令
p213 步骤4：身份验证
p214 步骤5：发送端口信息
p215 步骤6：同步
p216 步骤7：命令传播

15.7 心跳检测

p216 发送REPLCONF ACK命令对于主从服务器有三个作用
p216 检测主从服务器的网络连接状态
p217 辅助实现min-slaves配置选项
p127 检测命令丢失
- p218 Redis2.8版本以前的命令丢失

第十六章 Sentinel

p219 Sentinel
p220 故障转移操作

16.1 启动并初始化Sentinel

p220 启动一个Sentinel可以使用命令redis-sentinel
p221 当一个Sentinel启动时，它需要以下步骤
p221 初始化服务器
p221 Sentinel模式下Redis服务器主要功能的使用情况
p222 使用Sentinel专用代码
p222 初始化Sentinel状态
p223 初始化Sentinel状态的master属性
- p223 每个sentinelRedisInstence结构代表一个被监视的Redis服务器实例
p226 创建连向主服务器的网络连接
- p226 Sentinel会创建两个连向主服务器的异步网络连接

16.2 获取主服务器信息

p227 主服务器INFO命令回复

16.3 获取从服务器信息

p229 从服务器INFO命令回复

16.4 向主服务器和从服务器发送信息

p230 信息中和Sentinel有关的参数
p231 信息中和主服务器有关的参数

16.5 接收来自主服务器和从服务器的频道信息

p232 更新sentinels字典
p234 创建连向其他Sentinel的命令连接
- p234 Sentinel之间不会创建订阅连接

16.6 检测主观下线状态

p235 down-after-milliseconds选项
p235 主观下线时长选项的作用范围
p236 多个Sentinel设置的主观下线时长可能不同

16.7 检查客观下线状态

p236 发送SENTINEL is-master-down-by-addr命令
p237 接收SENTINEL is-master-down-by-addr命令
p237 接收SENTINEL is-master-down-by-addr命令的回复
- p238 客观下线状态的判断条件

16.8 选举领头Sentinel

当一个主服务器被判断为客观下线时进行选举

16.9 故障转移

p240 故障转移的三个步骤
p241 选出新的主服务器
- p241 新的主服务器是怎样挑选出来的
p242 修改从服务器的复制目标
p243 将旧的主服务器变为从服务器

第十七章集群
17.1 节点

p245 CLUSTER MEET命令
p247 启动节点
p247 集群数据结构
- p247 clusterNode结构
- p248 clusterLink结构
- p249 clusterState结构
p250 CLUSLTER MEET命令的实现

17.2 槽指派

p253 记录节点的槽指派信息
p254 传播节点的槽指派信息
p255 记录集群所有槽的指派信息
p257 CLUSTER ADDSLOTS命令的实现

17.3 在集群中的执行命令

p260 计算键属于哪个槽
p260 判断槽是否由当前节点负责处理
p261 MOVED错误
p261 节点数据库的实现
- p261 slots_to_key跳跃表

17.4 重新分片

p266 重新分片的实现原理

17.5 ASK错误

p268 CLUSTER SETSLOT IMPORTING命令的实现
p269 CLUSTER SETSLOT MIGRATING命令的实现
p270 ASK错误
p271 ASKING命令
p273 ASK错误和MOVED错误的区别

17.6 复制与故障转移

p275 设置从节点
p278 故障检测
p280 故障转移
p280 选举新的主节点

17.7 消息

p282 消息头
p284 MEET、PING、PONG消息的实现
- p284 Gossip协议
p285 FAIL消息的实现
p286 PUBLISH消息的实现

第四部分独立功能的实现第十八章发布与订阅

p290 SUBSCRIBE命令
p290 PSUBSCRIBE命令

18.1 频道的订阅与退订

p292 pubsub_channels字典
p293 订阅频道
p294 退订频道

18.2 模式的订阅与退订

p296 订阅模式
p297 退订模式

18.3 发送消息

p298 将消息发送给频道订阅者
p299 将消息发送给模式订阅者

18.4 查看订阅信息

p301 PUBSUB CHANNELS
p301 PUBSUB NUMSUB
p303 PUBSUB NUMPAT

第十九章事务
19.1 事务的实现

p306 事务开始
- p306 MULTI命令
p306 命令入队
p307 事务队列
- p307 mstate属性
p309 执行事务
- p309 EXEC命令

19.2 WATCH命令的实现

p311 使用WATCH命令监视数据库键
p312 监视机制的触发
p313 判断事务是否安全
p313 一个完整的WATCH事务执行过程

19.3 事务的ACID性质

p314 原子性
p315 一致性
- p316 入队错误
- p317 执行错误
- p317 服务器停机
p318 隔离性
p318 耐久性
- p319 no-appendfsync-on-rewrite配置选项对耐久性的影响

第二十章 Lua脚本
第二十一章排序

p344 ALPHA选项

21.1 SORT命令的实现

p346 服务器执行SORT numbers命令的详细步骤

21.2 ALPHA选项的实现

p348 服务器执行SORT fruits ALPHA命令的详细步骤

21.3 ASC选项和DESC选项的实现 21.4 BY选项的实现

p350 服务器执行SORT fruits BY \*-price命令的详细步骤

21.5 带有ALPHA选项的BY选项的实现

p352 服务器执行SORT fruits BY \*-id ALPHA命令的详细步骤

21.6 LIMIT选项的实现

p354 服务器执行SORT alphabet ALPHA LIMIT 0 4命令的详细步骤

21.7 GET选项的实现

p356 服务器执行SORT studenst ALPHA GET \*-name命令的详细步骤

21.8 STORE选项的实现

p359 服务器执行SORT students ALPHA GET \*-name命令的详细步骤

21.9 多个选项的执行顺序

p359 选项的的执行顺序
- p259 一个SORT命令的执行过程可以分为以下四步

第二十二章二进制位数组

p362 Redis提供了SETBIT、GETBIT、BITCOUNT、BITOP四个命令用于处理二进制位数组

22.1 位数组的表示

p363 Redis使用字符串对象来表示位数组

22.2 GETBIT命令的实现 22.3 SETBIT命令的实现

p367 SETBIT命令的执行示例
p367 带扩展操作的SETBIT命令示例

22.4 BITCOUNT命令的实现

p370 二进制位统计算法（1）：遍历算法
p370 二进制位统计算法（2）：查表算法
p371 二进制位统计算法（3）：variable-precision SWAR算法
- p372 计算汉明重量
p374 二进制位统计算法（4）：Redis的实现

22.5 BITOP命令的实现第二十三章慢查询日志

p379 SLOWLOG GET命令

23.1 慢查询记录的保存 23.2 慢查询日志的阅览和删除 23.3 添加新日志第二十四章监视器
24.1 成为监视器
24.2 向监视器发送命令信息

《Redis设计与实现》知识点目录

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