Redis核心技术与实战：（一）基础架构

内容导读

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内容图文

01 基本架构：一个键值数据库应该包含什么？

我们想构造一个简单的键值数据库SimpleKV，它的基础架构是什么样的？首先放出作者设计的简单的键值数据库SimpleKV与redis架构的对比图，你想造的KV数据库是什么样的，这样可以更好的理解redis的基本架构。

大体来说，一个键值数据库包括了访问框架、索引模块、操作模块、存储模块四部分。

开始构造SimpleKV时，首先就要考虑里面可以存什么样的数据，可以对数据进行什么样的操作，也就是数据模型和数据接口。看似简单，实际上是我们理解Redis经常用于缓存、秒杀、分布式锁等场景的重要基础。

可以存放哪些数据？--- 数据模型

对于键值数据库而言，简单的数据模型就是key-value模型。对于生产环境中的KV数据库而言，value类型还可以试复杂的类型，比如Redis支持的value类型包括了String、哈希表、列表、集合等，而memcached仅支持String类型。

可以对数据做什么操作？--- 操作接口

• put：新写入或更新一个key-value对；
• get：根据一个key读取相应的value值；
• delete：根据一个key删除整个key-value对；
• scan：根据一段key的范围返回对应的value值；

键值对保存在内存还是外存?

内存：读写很快，内存访问速度一般都在百ns级别。但是，一旦掉电，所有数据都会丢失。

外存：虽然数据可以避免丢失，但是受限于此磁盘的慢速读写，通常在几ms级别，数据库整体性能会拉低。

比如缓存场景下，数据需要能够快速访问但允许丢失，那么这种场景通常采用内存保存键值数据库。Memcached和Redis都属于内存键值数据库。

什么是访问模式？ --- 访问模块

通常有两种：一种是通过函数库的调用的方式供外部应用使用；另一种通过网络框架以Socket通信的形式对外提供键值对操作。例如，RocksDB以动态链接库的形式使用，而Redis和Memcached通过网络框架访问。

I/O模型设计，键值数据库网络框架收到网络包，并按照相应的协议进行解析之后，就可以知道， 客户端想写入一个键值对，并开始实际的写入流程。此时，我们会遇到一个系统设计上的问题，简单来说，就是网络连接的处理、网络请求的解析，以及数据存取的处理，是用一个线程、多个线程，还是多个进程来交互处理呢？

如何定位键值对的位置？--- 索引模块

索引的作用是让键值数据库根据key找到相应的value的存储位置，进而执行操作。Memcached和Redis采用哈希表作为key-value索引，而RocksDB则采用调表作为内存中的key-value索引。

不同操作的具体逻辑是怎样的？ --- 存储模块

SimpleKV采用了常用的内存分配器glibc的malloc和free。但是键值数据库的键值对通常大小不一，glibc在处理随机的大小内存块时，表现不好，容易出现严重的内存碎片问题。Redis的内存分配器提供了更多的的选择，分配效率也不一样。

因为SimpleKV重启后能快速提供服务，所以在存储模块中加入持久化功能。

SimpleKV与Redis的比较

内容总结

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内容备注

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