天下武功，無堅(jiān)不摧，唯快不破！我的名字叫 Redis，全稱是 Remote Dictionary Server。

有人說，組 CP，除了要了解她外，還要給機(jī)會(huì)讓她了解你。

那么，作為開發(fā)工程師的你，是否愿意認(rèn)真閱讀此心法抓住機(jī)會(huì)來了解我，運(yùn)用到你的系統(tǒng)中提升性能。

我遵守 BSD 協(xié)議，由意大利人 Salvatore Sanfilippo 使用 C 語言編寫的一個(gè)基于內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的鍵值型非關(guān)系（NoSQL）數(shù)據(jù)庫。

我是一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)、可作為數(shù)據(jù)庫、緩存、消息隊(duì)列、流處理引擎，速度快是我的特點(diǎn)。

根據(jù)官方數(shù)據(jù)，Redis 的 QPS 可以達(dá)到約 100000（每秒請(qǐng)求數(shù)）。

我提供了 String（字符串）、Hashes（散列表）、Lists（列表）、Sets（無序集合）、Sorted Sets（可根據(jù)范圍查詢的排序集合）、Bitmap（位圖）、HyperLogLog、Geospatial （地理空間）和 Stream（流）等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用技法和實(shí)現(xiàn)原理是你核心筑基必經(jīng)之路，好好修煉。

除此之外，我還具有主從復(fù)制、Lua 腳本、LRU 淘汰機(jī)制，事務(wù)和不同級(jí)別的磁盤持久化功能，并通過 Redis Sentinel（哨兵）和 Redis Cluster（Redis 集群）實(shí)現(xiàn)高可用，這部分內(nèi)容，重中之重，高手必備。

我還支持一些原子操作，支持異步復(fù)制實(shí)現(xiàn)快速非阻塞同步和自動(dòng)重連，另外需要注意的是，推薦你在 Lunix /Unix 系統(tǒng)上部署，官方并沒有在 Windows 系統(tǒng)上構(gòu)建安裝包。

1.1.1 Redis 能干啥

程許媛：“Redis 你說了這么多？你能干啥？別王婆賣瓜，自賣自夸?！?/p>

緩存

這是我被使用的最多的場(chǎng)景，能極大提升應(yīng)用程序的性能。當(dāng)單個(gè) MySQL 讀寫壓力比較大，場(chǎng)景是讀多寫少的時(shí)候，把熱點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在更快的存儲(chǔ)中，也就是 Redis。

讀取數(shù)據(jù)

• 先從緩存中讀取數(shù)據(jù)是否命中。
• 緩存未命中，則查詢數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)寫到 Redis 中，讓后續(xù)讀取相同數(shù)據(jù)的請(qǐng)求命中緩存，最后把數(shù)據(jù)返回給調(diào)用者。
• 緩存命中，直接返回。

寫數(shù)據(jù)

至于修改數(shù)據(jù)，程序員想了很多方法去盡可能保證 Redis 與 MySQL 的數(shù)據(jù)一致性。

• 先寫 MySQL 數(shù)據(jù)，再刪除 Redis 緩存數(shù)據(jù)。
• 監(jiān)聽 MySQL binlog 日志，修改 Redis 數(shù)據(jù)。

排行榜

使用 MySQL 等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，非常麻煩，性能也差，而直接使用 Redis SortedSet 輕松搞定。

消息隊(duì)列

簡(jiǎn)單消息隊(duì)列，在一些不需要高可靠，但是數(shù)據(jù)量大會(huì)給 MySQL 帶來非常大壓力的場(chǎng)景，比如：到貨通知、未讀消息、郵件發(fā)送之列的。程序員可以使用 Lists 來實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列。

分布式鎖

Redisson 這個(gè)框架，就是使用 Redis 弄出了一套分布式鎖解決方案。

計(jì)數(shù)器

Redis 的命令都是原子性的，程序員可以輕松地利用 INCR，DECR命令來構(gòu)建計(jì)數(shù)器系統(tǒng)。

還有很多場(chǎng)景，我會(huì)在后面章節(jié)詳細(xì)道來，學(xué)完之后，我相信你定能筑基鍛體，念頭通達(dá)，升職加薪。

千古無同局，葉底能否藏花，我們未來印證，愿此心法能讓你學(xué)有所成，你來，我等著。

1.1.2 源代碼編譯

經(jīng)過上一篇的 Redis 簡(jiǎn)介，我相信你一定想繼續(xù)了解 Redis。本章節(jié)會(huì)通過源代碼編譯來安裝 Redis 7.0.5，讓你在自己的機(jī)器上搭建一套可以 Debug 的 Redis 7.0.5 源碼環(huán)境。

這也是后續(xù)原理分析的基礎(chǔ)，推薦你部署在 macOS 或者 Linux 上搭建，如果你是 Windows 環(huán)境，那就搞一個(gè)虛擬機(jī)在上面裝一個(gè) Linux 系統(tǒng)，再繼續(xù)搭建 Redis 環(huán)境。

程許媛：“我的電腦是 Mac OS 系統(tǒng)，你就用這個(gè)來演示吧。”

獲取源代碼

有兩種方式，第一種是從官網(wǎng)下載 Redis 源碼壓縮包，如圖 1-1 所示。

圖1-1

將壓縮包解壓得到一個(gè)文件夾。

第二種方式，通過 git clone 獲取源碼。

從 Github 上，使用 git clone https://github.com/redis/redis.git指令下載，下載完成后你會(huì)得到如下文件。

圖 1-2

進(jìn)入 redis 目錄，使用 git checkout 切換到 7.0.5 這個(gè) tag 。

gir checkout tags/7.0.5 -b 7.0.5

編譯 Redis

在編譯之前，需要安裝一些環(huán)境依賴，Redis 是 C 語言編寫的，所以還需要 gcc 編譯器。

執(zhí)行 gcc -v判斷是否安裝了編譯器。

圖 1-3

沒有安裝的話，使用如下指令安裝。

xcode-select --install

一切準(zhǔn)備就緒，進(jìn)入 redis 的源碼目錄，執(zhí)行 make命令就可以了，你可以類比成 Java 中的 mvn 命令。

make CFLAGS="-g -O0" MALLOC=jemalloc

命令后邊的 “-O0” 參數(shù)表示告訴編譯器不要優(yōu)化代碼，防止你在 Debug 的時(shí)候， IDE 里面的 Redis 源碼與實(shí)際運(yùn)行的代碼對(duì)應(yīng)不上。

MALLOC=jemalloc ，指定在 Mac OS 系統(tǒng)上 Redis 使用 jemalloc 內(nèi)存分配器，Linux 默認(rèn)使用該分配器，如果是 Linux 系統(tǒng)，無需指定該參數(shù)。

內(nèi)存碎片自動(dòng)清理功能只在 jemalloc 內(nèi)存分配器生效，所以才加上這個(gè)參數(shù)指定內(nèi)存分配器。

如果在 Linux 系統(tǒng)上用于生產(chǎn)環(huán)境，那么直接使用指令 make命令即可。

編譯成功，將會(huì)看到圖 1-4 中Hint: It's a good idea to run 'make test' ;)，提示我們可以運(yùn)行單元測(cè)試，這一步可以省略。

圖 1-4

啟動(dòng) Redis

編譯成功，進(jìn)入 src 源碼目錄下，你會(huì)看到一個(gè) redis-server 的可執(zhí)行程序，使用如下指令啟動(dòng)。

./redis-server ../redis.conf

圖 1-5

代碼調(diào)試環(huán)境搭建

編譯好了，我們還差一個(gè)方便閱讀和調(diào)試源碼的工具。為了方便閱讀和 debug 源碼，極力推薦你使用 CLion 來閱讀和調(diào)試 Redis 源碼，我使用的是 CLion 2021.3 版本，它支持 Makefile 的項(xiàng)目。

安裝好以后，打開 CLion，點(diǎn)擊 open，選擇 Redis 源碼目錄即可。

圖 1-6

之后檢查下 Run Debug 是否出現(xiàn)這些選項(xiàng)，選擇編輯。

圖 1-7

選擇編輯 redis-server ，指定啟動(dòng)配置文件 redis.conf的目錄，保存。

圖 1-8

在 server.c? 的main() 方法加斷點(diǎn)，Debug 啟動(dòng) redis -server，進(jìn)行源碼 Debug。

圖 1-9

大功告成，接下來就可以在 Redis 的知識(shí)海洋里嗆水了。

目錄結(jié)構(gòu)

在知識(shí)海洋嗆水之前，先來了解下 Redis 的目錄結(jié)構(gòu)，從 Redis 整體目錄結(jié)構(gòu)來對(duì)系統(tǒng)有個(gè)全局的認(rèn)識(shí)，了解一個(gè)系統(tǒng)的主要組成，同時(shí)防止陷入細(xì)節(jié)或者無從下手。

deps

這個(gè)目錄主要包含 Redis 所依賴的第三方代碼庫。

• Jemalloc，內(nèi)存分配器，默認(rèn)情況下選擇該內(nèi)存分配器來代替 Linux 系統(tǒng)的 libc-malloc，libc-malloc 性能不高，且碎片化嚴(yán)重。
• hiredis，這是官方 C 語言客戶端。
• linenoise 是一種讀線替換。它由 Redis 的 同一作者開發(fā)，但作為一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目進(jìn)行管理，并根據(jù)需要進(jìn)行更新。
• lua，顧名思義，就是 lua 相關(guān)的功能。
• hdr_histogram，用于生成每個(gè)命令的延遲跟蹤直方圖。

src 目錄

這是 Redis 源碼的重要組成部分，里面有 commands? 和 modules 兩個(gè)子目錄，其余功能模塊的源碼都在 src 目錄下，這是最重要的目錄。

modules?目錄包含了實(shí)現(xiàn)Redis module?的示例代碼，commands里面都是 json 格式的文件，包含了每個(gè)指令的元信息。

tests 目錄

顧名思義，功能模塊測(cè)試和單元測(cè)試的代碼就在這里。

• cluster，Redis Cluster 功能測(cè)試。
• sentinel，哨兵集群功能測(cè)試。
• unit，單元測(cè)試。
• integration，主從復(fù)制功能測(cè)試。

剩下的 assets、helpers、modules、support 四個(gè)目錄中是用來支撐測(cè)試功能的。

utils 目錄

輔助性功能的腳本或者代碼，比如用于創(chuàng)建 Redis Cluster 的腳本，lru 算法效果展示代碼等。

除此之外，Redis 源碼目錄還有兩個(gè)重要的文件，redis.conf 和 sentinel.conf，分別用于配置 Redis 實(shí)例運(yùn)行和哨兵配置。