Redis 前言

Redis前言

時間回到 2011 年 4 月， 當(dāng)時我正在編寫一個用戶關(guān)系模塊， 這個模塊需要實(shí)現(xiàn)一個“共同關(guān)注”功能， 用于計算出兩個用戶關(guān)注了哪些相同的用戶。

舉個例子， 假設(shè) huangz 關(guān)注了 peter 、tom 、jack 三個用戶， 而 john 關(guān)注了 peter 、tom 、bob 、david 四個用戶， 那么當(dāng) huangz 訪問 john 的頁面時， 共同關(guān)注功能就會計算并打印出類似“你跟 john 都關(guān)注了 peter 和 tom ”這樣的信息。

從集合計算的角度來看， 共同關(guān)注功能本質(zhì)上就是計算兩個用戶關(guān)注集合的交集， 因?yàn)榻患@個概念是如此的常見， 所以我很自然地認(rèn)為共同關(guān)注這個功能可以很容易地實(shí)現(xiàn)， 但現(xiàn)實(shí)卻給了我當(dāng)頭一棒： 我所使用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫并不直接支持交集計算操作， 要計算兩個集合的交集， 除了需要對兩個數(shù)據(jù)表執(zhí)行合并（join）操作之外， 還需要對合并的結(jié)果執(zhí)行去重復(fù)（distinct）操作， 最終導(dǎo)致交集操作的實(shí)現(xiàn)變得異常復(fù)雜。

是否存在直接支持集合操作的數(shù)據(jù)庫呢？ 帶著這個疑問， 我在搜索引擎上面進(jìn)行查找， 并最終發(fā)現(xiàn)了 Redis 。 在我看來， Redis 正是我想要找的那種數(shù)據(jù)庫 —— 它內(nèi)置了集合數(shù)據(jù)類型， 并支持對集合執(zhí)行交集、并集、差集等集合計算操作， 其中的交集計算操作可以直接用于實(shí)現(xiàn)我想要的共同關(guān)注功能。

得益于 Redis 本身的簡單性， 以及 Redis 手冊的詳盡和完善， 我很快學(xué)會了怎樣使用 Redis 的集合數(shù)據(jù)類型， 并用它重新實(shí)現(xiàn)了整個用戶關(guān)系模塊： 重寫之后的關(guān)系模塊不僅代碼量更少， 速度更快， 更重要的是， 之前需要使用一段甚至一大段 SQL 查詢才能實(shí)現(xiàn)的功能， 現(xiàn)在只需要調(diào)用一兩個 Redis 命令就能夠?qū)崿F(xiàn)了， 整個模塊的可讀性得到了極大的提高。

自此之后， 我開始在越來越多的項(xiàng)目里面使用 Redis ， 與此同時， 我對 Redis 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)也越來越感興趣， 一些問題開始頻繁地出現(xiàn)在我的腦海中， 比如說：

• Redis 的五種數(shù)據(jù)類型分別是由什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的？
• Redis 的字符串?dāng)?shù)據(jù)類型既可以儲存字符串（比如 "hello world" ）， 又可以儲存整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)（比如 10086 和 3.14 ）， 甚至是二進(jìn)制位（使用 SETBIT 等命令）， Redis 在內(nèi)部是怎樣儲存這些不同的值的？
• Redis 的一部分命令只能對特定數(shù)據(jù)類型執(zhí)行（比如 APPEND 只能對字符串執(zhí)行， HSET 只能對哈希表執(zhí)行）， 而另一部分命令卻可以對所有數(shù)據(jù)類型執(zhí)行（比如 DEL 、 TYPE 和 EXPIRE ）， 不同的命令在執(zhí)行時是如何進(jìn)行類型檢查的？ Redis 在內(nèi)部是否實(shí)現(xiàn)了一個類型系統(tǒng)？
• Redis 的數(shù)據(jù)庫是怎樣儲存各種不同數(shù)據(jù)類型的鍵值對的？ 數(shù)據(jù)庫里面的過期鍵又是怎樣實(shí)現(xiàn)自動刪除的？
• 除了數(shù)據(jù)庫之外， Redis 還擁有發(fā)布與訂閱、腳本、事務(wù)等特性， 這些特性又是如何實(shí)現(xiàn)的？
• Redis 使用什么模型或者模式來處理客戶端的命令請求？ 一條命令請求從發(fā)送到返回需要經(jīng)過什么步驟？

為了找到這些問題的答案， 我再次在搜索引擎上面進(jìn)行查找， 可惜的是這次搜索并沒有多少收獲： Redis 還是一個非常年輕的軟件， 對它的最好介紹就是官方網(wǎng)站上面的文檔， 但是這些文檔主要關(guān)注的是怎樣使用 Redis ， 而不是介紹 Redis 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。 另外， 網(wǎng)上雖然有一些博客文章對 Redis 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹， 但這些文章要么并不齊全（只介紹了 Redis 中的少數(shù)幾個特性）， 要么就寫得過于簡單（只是一些概述性的文章）， 要么關(guān)注的就是舊版本（比如 2.0 、 2.2 或者 2.4 ，而當(dāng)時的最新版已經(jīng)是 2.6 了）。

綜合來看， 詳細(xì)而且完整地介紹 Redis 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的資料， 無論是外文還是中文都不存在。 意識到這一點(diǎn)之后， 我決定自己動手注釋 Redis 的源代碼， 從中尋找問題的答案， 并通過寫博客的方式與其他 Redis 用戶分享我的發(fā)現(xiàn)。 在積累了七八篇 Redis 源代碼注釋文章之后， 我想如果能將這些博文匯集成書的話， 那一定會非常有趣， 并且我自己也會從中學(xué)到很多知識。 于是我在 2012 年年末開始創(chuàng)作《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》， 并最終于 2013 年 3 月 8 日在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布了本書的第一版。

盡管《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》第一版順利發(fā)布了， 但在我的心目中， 這個第一版還是有很多不完善的地方：

• 比如說， 因?yàn)榈谝话媸俏疫呑⑨?Redis 源代碼邊寫的， 如果有足夠時間讓我先完整地注釋一遍 Redis 的源代碼， 然后再進(jìn)行寫作的話， 那么書本在內(nèi)容方面應(yīng)該會更為全面。
• 又比如說， 第一版只介紹了 Redis 的內(nèi)部機(jī)制和單機(jī)特性， 但并沒有介紹任何 Redis 多機(jī)特性（復(fù)制、Sentinel 和集群）， 而我認(rèn)為只有將關(guān)于多機(jī)特性的介紹也包含進(jìn)來， 這本《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》才算是真正的完成了。

就在我考慮應(yīng)該何時編寫新版來修復(fù)這些缺陷的時候， 機(jī)械工業(yè)出版社的吳怡編輯來信詢問我是否有興趣正式地出版《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》， 能夠正式地出版自己寫的書一直是我夢寐以求的事情， 我找不到任何拒絕這一邀請的理由， 就這樣， 在《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》第一版發(fā)布幾天之后， 新版《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》的寫作也馬不停蹄地開始了。

從 2013 年 3 月到 2014 年 1 月這 11 個月間， 我重新注釋了 Redis 在 unstable 分支的源代碼（也即是現(xiàn)在的 Redis 3.0 源代碼）， 重寫了《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》第一版已有的所有章節(jié)， 并向書中添加了關(guān)于二進(jìn)制位操作（bitop）、排序、復(fù)制、Sentinel 和集群等主題的新章節(jié)， 最終， 這本新版的《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》不僅介紹了 Redis 的內(nèi)部機(jī)制 （比如數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)、類型系統(tǒng)、事件模型）， 而且還介紹了大部分 Redis 單機(jī)特性 （比如事務(wù)、持久化、 Lua 腳本、排序、二進(jìn)制位操作）， 以及所有 Redis 多機(jī)特性 （復(fù)制、Sentinel 和集群）。

雖然作者創(chuàng)作本書的初衷只是為了滿足自己的好奇心， 但了解 Redis 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的好處并不僅僅在于滿足好奇心： 通過了解 Redis 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)， 理解每一個特性和命令背后的運(yùn)作機(jī)制， 可以幫助我們更高效地使用 Redis ， 避開那些可能會引起性能問題的陷阱。 我衷心希望這本新版《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》能夠幫助讀者更好地了解 Redis ， 并成為更優(yōu)秀的 Redis 使用者。

本書的第一版獲得了很多熱心讀者的反饋， 這本新版的很多改進(jìn)也來源于讀者們的意見和建議， 因此我將繼續(xù)在 www.RedisBook.com 設(shè)置 disqus 論壇（可以不注冊直接發(fā)貼）， 歡迎讀者隨時就這本新版《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》發(fā)表提問、意見、建議、批評、勘誤，等等， 我會努力地采納大家的意見， 爭取在將來寫出更好的《Redis 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》， 以此來回報大家對本書的支持。

黃健宏（huangz）

2014 年 3 月于清遠(yuǎn)