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Redis源码剖析--字符串t_string
阅读量:4197 次
发布时间:2019-05-26

本文共 6755 字,大约阅读时间需要 22 分钟。

前面一直在分析Redis的底层数据结构,Redis利用这些底层结构设计了它面向用户可见的五种数据结构,字符串、哈希,链表,集合和有序集合,然后用redisObject对这五种结构进行了封装。从这篇博客开始,带你一点点分析五种数据类型常见命令对应的源码实现,慢慢地解开Redis的面纱。

字符串概述

字符串是Redis中最为常见的数据存储类型,其底层实现是,因此,该字符串类型是二进制安全的,这就意味着它可以接受任何格式的数据。另外,Redis规定,字符串类型最多可以容纳的数据长度为512M。Redis提供了下列函数,来检测字符串键的大小。

static int checkStringLength(client *c, long long size) {    // 超出了512M,就直接报错    if (size > 512*1024*1024) {        addReplyError(c,"string exceeds maximum allowed size (512MB)");        return C_ERR;    }    return C_OK;}

字符串命令

Redis为string提供了一系列的命令,用来操作和管理字符串,主要包括以下几个命令。

命令 命令描述
SET key value [ex 秒数][px 毫秒数][nx/xx] 设置指定key的值
GET key 获取指定key的值
APPEND key value 将value追加到指定key的值末尾
INCRBY key increment 将指定key的值加上增量increment
DECRBY key decrement 将指定key的值减去增量decrement
STRLEN key 返回指定key的值长度
SETRANGE key offset value 将value覆写到指定key的值上,从offset位开始
GETRANGE key start end 获取指定key中字符串的子串[start,end]
MSET key value [key value …] 一次设定多个key的值
MGET key1 [key2..] 一次获取多个key的值

上述命令均为常用的字符串命令,其实现在t_string.c文件中,我们进而来查看一下它们的实现源码。

void setCommand(client *c); // SET命令,设定键值对void setnxCommand(client *c); // SETNX命令,key不存在时才设置值void setexCommand(client *c); // SETEX命令,key存在时才设置值,到期时间为秒void psetexCommand(redisClient *c) // PSETEX命令,key存在时才设置值,到期时间为毫秒void setrangeCommand(client *c); // SETRANGE命令,范围性的设置值void msetCommand(client *c); // MSET命令,一次设定对个键值对void msetnxCommand(client *c); // MSETNX命令,key不存在时才设置值void getCommand(client *c); // GET命令,获取key对应的valuevoid mgetCommand(client *c); // MGET命令,获取多个key对应的valuevoid getrangeCommand(client *c); // GETRANGE命令,范围性的获取值void getsetCommand(client *c); // 获取指定的键,如果存在则修改其值;反之不进行操作void incrCommand(client *c); // 值递增1操作void decrCommand(client *c); // 值递减1操作void incrbyCommand(client *c); // 值增加操作void decrbyCommand(client *c); // 值减少操作void appendCommand(redisClient *c) // 追加key对应的值 void strlenCommand(redisClient *c) // 获取key对应值得长度

接下来,我们以SET命令为例,来理解以下Redis处理字符串命令的过程。

例:SET命令实现流程

set命令用于设置指定的值,其具体命令格式如下:

set key value [ex 秒数] [px 毫秒数] [nx/xx]

其中,各个选项的含义如下:

  • ex 设置指定的到期时间,单位为秒
  • px 设置指定的到期时间,单位为毫秒
  • nx 只有在key不存在的时候,才设置key的值
  • xx 只有key存在时,才对key进行设置操作

例如,我们在Redis的客户端中输入:

127.0.0.1:6379> set zee 100 ex 1000 nxOK// 代表设定一组键值对[zee,100],其中,到期时间为1000秒,如果zee不存在则创建key并设定值

SET 命令的源码由setcommod函数实现,调用set命令需要传入一个client的指针,client类型里面包含了很多Redis对于交互命令的处理参数,我们没必要去管一些目前还用不上的参数,先来看看set命令需要用到的参数。

typedef struct client {    redisDb *db;            // 当前数据库    robj **argv;            // 命令参数    // ....} client;

很显然,db指向一个我们当前需要操作的数据库,argv指向待传入的命令参数。当我们执行set zee 100 ex 1000 nx命令时,argv中就包含六个RedisObject结构,其对应如下:

argv[0] -- setargv[1] -- zeeargv[3] -- 100argv[4] -- exargv[5] -- 1000argv[6] -- nx

我们规定了到期时间为1000秒,且只有在zee键不存在的时候才设定该键的值。Redis为SET命令的操作设定了下列三个宏定义,用来标记SET的操作类型。

// 关于set命令的操作有三种宏定义#define OBJ_SET_NO_FLAGS 0    // 没有设定参数#define OBJ_SET_NX (1<<0)     // 只有键不存在时才设定其值#define OBJ_SET_XX (1<<1)      // 只有键存在时才设定其值#define OBJ_SET_EX (1<<2)       // ex属性,到期时间单位为秒#define OBJ_SET_PX (1<<3)       // px属性,到期时间单位为毫秒

有了上述的理解之后,我们可以进入setCommand函数了。

/* set命令实现函数 */void setCommand(client *c) {    int j;    robj *expire = NULL;    int unit = UNIT_SECONDS;    // 用于标记ex/px和nx/xx命令参数    int flags = OBJ_SET_NO_FLAGS;    // 从命令串的第四个参数开始,查看其是否设定了ex/px和nx/xx    for (j = 3; j < c->argc; j++) {        char *a = c->argv[j]->ptr;        robj *next = (j == c->argc-1) ? NULL : c->argv[j+1];        if ((a[0] == 'n' || a[0] == 'N') &&            (a[1] == 'x' || a[1] == 'X') && a[2] == '\0' &&            !(flags & OBJ_SET_XX)) // 标记        {            flags |= OBJ_SET_NX;        } else if ((a[0] == 'x' || a[0] == 'X') &&                   (a[1] == 'x' || a[1] == 'X') && a[2] == '\0' &&                   !(flags & OBJ_SET_NX))        {            flags |= OBJ_SET_XX;        } else if ((a[0] == 'e' || a[0] == 'E') &&                   (a[1] == 'x' || a[1] == 'X') && a[2] == '\0' &&                   !(flags & OBJ_SET_PX) && next)        {            flags |= OBJ_SET_EX;            unit = UNIT_SECONDS;            expire = next;            j++;        } else if ((a[0] == 'p' || a[0] == 'P') &&                   (a[1] == 'x' || a[1] == 'X') && a[2] == '\0' &&                   !(flags & OBJ_SET_EX) && next)        {            flags |= OBJ_SET_PX;            unit = UNIT_MILLISECONDS;            expire = next;            j++;        } else {            // 如果不是上述参数,则需要报错,命令错误            addReply(c,shared.syntaxerr);            return;        }    }    // 判断value是否可以编码成整数,如果能则编码;反之不做处理    c->argv[2] = tryObjectEncoding(c->argv[2]);    // 调用底层函数进行键值对设定    setGenericCommand(c,flags,c->argv[1],c->argv[2],expire,unit,NULL,NULL);}/* 真正的set底层实现函数 */void setGenericCommand(client *c, int flags, robj *key, robj *val, robj *expire, int unit, robj *ok_reply, robj *abort_reply) {    long long milliseconds = 0; /* initialized to avoid any harmness warning */    // 设定过期时间    if (expire) {        if (getLongLongFromObjectOrReply(c, expire, &milliseconds, NULL) != C_OK)            return;        if (milliseconds <= 0) {            addReplyErrorFormat(c,"invalid expire time in %s",c->cmd->name);            return;        }        if (unit == UNIT_SECONDS) milliseconds *= 1000;    }    // 判断key是否存在,并根据nx和xx命令来决定是否set命令是否执行    if ((flags & OBJ_SET_NX && lookupKeyWrite(c->db,key) != NULL) ||        (flags & OBJ_SET_XX && lookupKeyWrite(c->db,key) == NULL))    {        addReply(c, abort_reply ? abort_reply : shared.nullbulk);        return;    }    // 将键值对关联到数据库    setKey(c->db,key,val);    // 设定该数据库为脏    server.dirty++;    // 设定过期时间    if (expire) setExpire(c->db,key,mstime()+milliseconds);    // 发送事件通知    notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_STRING,"set",key,c->db->id);    // 发送定期事件通知    if (expire) notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC,        "expire",key,c->db->id);    // 向客户端发送命令处理结果    addReply(c, ok_reply ? ok_reply : shared.ok);}

从SET命令中,衍生除了SETNX,SETEX,PSETEX等命令,其底层均是调用setGenericCommand来实现。

// key不存在时,才设定值,flag为REDIS_SET_NX;如果key存在则不做处理// 命令形式为:setnx key valuevoid setnxCommand(client *c) {    c->argv[2] = tryObjectEncoding(c->argv[2]);    setGenericCommand(c,OBJ_SET_NX,c->argv[1],c->argv[2],NULL,0,shared.cone,shared.czero);}// key存在时才设置值,flag为REDIS_SET_NO_FLAGS,过期时间单位为秒,如果key不存在则不做处理// 命令形式为:setex key seconds value (seconds为键过期时间,单位秒)void setexCommand(client *c) {    // 这里为argv[3],因为value存放在此    c->argv[3] = tryObjectEncoding(c->argv[3]);    setGenericCommand(c,OBJ_SET_NO_FLAGS,c->argv[1],c->argv[3],c->argv[2],UNIT_SECONDS,NULL,NULL);}// key存在时才设置值,flag为REDIS_SET_NO_FLAGS,过期时间单位为毫秒// PSETEX key milliseconds value(milliseconds为键过期时间,单位毫秒)void psetexCommand(client *c) {    c->argv[3] = tryObjectEncoding(c->argv[3]);    setGenericCommand(c,OBJ_SET_NO_FLAGS,c->argv[1],c->argv[3],c->argv[2],UNIT_MILLISECONDS,NULL,NULL);}

字符串小结

在字符串的处理命令中,涉及到很多数据库和事件的相关处理函数,现阶段我们可以忽略。本博客只是列举了set命令的源码处理过程,这些命令的处理大多是涉及到命令解析的过程,比较繁琐,但是很好理解。有兴趣的可以在深入到每个命令的源码中,一窥实现步骤。源码面前,了无秘密。

转载地址:http://meyli.baihongyu.com/

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