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  • redis学习笔记——expire、pexpire、expireat、pexpireat的执行过程

    这里主要讲的Redis是怎么样设置过期键的,可以算作后续"Redis过期键的删除策略"的前篇或者说预备知识。

    在了解过期键问题前我们首先需要对redis的数据库和数据库键空间有一定的了解:

    struct redisServer {
        // ...
        // 一个数组,保存着服务器中的所有数据库
        redisDb *db;

      //服务器的数据库数量,dbnum属性的值由服务器配置的database选项决定,默认情况下,该选项的值为16
        int dbnum;

        // ...
    };

    在服务器内部,客户端状态redisClient结构的db属性记录了客户端当前的目标数据库,这个属性是一个指向redisDb结构的指针:

    typedef struct redisClient {
    // ...
    // 记录客户端当前正在使用的数据库
    redisDb *db;
    // ...
    } redisClient;

     

    现在我们再来看看redisDb 结构,redisDb结构的dict字典保存了数据库中的所有键值对,我们将这个字典称为键空间(key space):

    typedef struct redisDb {
        // ...
        // 
    数据库键空间,保存着数据库中的所有键值对
        dict *dict;
        // ...
    } redisDb;

    • 键空间的键也就是数据库的键,每个键都是一个字符串对象;
    • 键空间的值也就是数据库的值,每个值可以是字符串对象、列表对象、哈希表对象、集合对象和有序集合对象中的任意一种Redis对象。

    下面是一个例子:

    根据这个键空间,执行相关的添加、删除、更新等操作的便可以比较容易理解,我们此处也忽略不讲了。

    下面我们再来介绍一下redisDb结构中的另外一个字典expires,这个字典保存了数据库中所有键的过期时间,我们称这个字典为过期字典(注意这里面只保存着键的过期时间,可不是说这个字典里面的键都是过期的):

    • 过期字典的键是一个指针,这个指针指向键空间中的某个键对象(也即是某个数据库键);
    • 过期字典的值是一个long long类型的整数,这个整数保存了键所指向的数据库键的过期时间——一个毫秒精度的UNIX时间戳;

    有了上面的知识我们下载便可以来看看四个命令:expire、pexpire、expireat、pexpireat的实现过程。

    四个命令的使用是比较简单的:EXPIRE <key> <seconds> 如:EXPIRE book 100

                  PEXPIRE <key> <millionseconds>

                  EXPIREAT <key> <timestamp> 

                  PEXPIREAT <key> <timestamp> 如:PEXPIREAT book 1388556000000(2014年1月1日零时)其实我也不知道这是怎么算出来的!!!

    注意:利用PERSIST命令可以移除一个键的过期时间。

    如:redis> PEXPIREAT message 1391234400000
    (integer) 1

    其他的命令类似。不过值得一提的是:EXPIRE、EXPIREAT、PEXPIRE全部是转换成PEXPIREAT来实现的。下面来看看每个命令的实现函数:

    void expireCommand(redisClient *c) {
    expireGenericCommand(c,mstime(),UNIT_SECONDS);
    }
    void expireatCommand(redisClient *c) {
    expireGenericCommand(c,0,UNIT_SECONDS);
    }
    void pexpireCommand(redisClient *c) {
    expireGenericCommand(c,mstime(),UNIT_MILLISECONDS);
    }
    void pexpireatCommand(redisClient *c) {
    expireGenericCommand(c,0,UNIT_MILLISECONDS);
    }

    他们都调用了expireGenericCommand()函数进行实现,那我们现在就来分析一下expireGenericCommand函数是怎么实现的:

    /*-----------------------------------------------------------------------------
     * Expires Commands
     *----------------------------------------------------------------------------*/
    
    /* This is the generic command implementation for EXPIRE, PEXPIRE, EXPIREAT
     * and PEXPIREAT. Because the commad second argument may be relative or absolute
     * the "basetime" argument is used to signal what the base time is (either 0
     * for *AT variants of the command, or the current time for relative expires).
     *
     * 这个函数是 EXPIRE 、 PEXPIRE 、 EXPIREAT 和 PEXPIREAT 命令的底层实现函数。
     * 命令的第二个参数可能是绝对值,也可能是相对值。
     * 当执行 *AT 命令时, basetime 为 0 ,在其他情况下,它保存的就是当前的绝对时间。
     *
     * unit is either UNIT_SECONDS or UNIT_MILLISECONDS, and is only used for
     * the argv[2] parameter. The basetime is always specified in milliseconds. 
     *
     * unit 用于指定 argv[2] (传入过期时间)的格式,
     * 它可以是 UNIT_SECONDS 或 UNIT_MILLISECONDS ,
     * basetime 参数则总是毫秒格式的。
     */
    void expireGenericCommand(redisClient *c, long long basetime, int unit) {
        robj *key = c->argv[1], *param = c->argv[2];
        long long when; /* unix time in milliseconds when the key will expire. */
        // 取出param中的整数值或者尝试将param中的数据尽可能转换成整数值存在when中,成功返回REDIS_OK失败则返回REDIS_ERR
        if (getLongLongFromObjectOrReply(c, param, &when, NULL) != REDIS_OK)
            return;
        // 如果传入的过期时间是以秒为单位的,那么将它转换为毫秒
        if (unit == UNIT_SECONDS) when *= 1000;
        when += basetime;
    
        /* No key, return zero. */
        // 查询一下该键是否存在
        if (lookupKeyRead(c->db,key) == NULL) {
            addReply(c,shared.czero);
            return;
        }
        /* EXPIRE with negative TTL, or EXPIREAT with a timestamp into the past
         * should never be executed as a DEL when load the AOF or in the context
         * of a slave instance.
         *
         * 在载入AOF数据时,或者服务器为附属节点时,
         * 即使 EXPIRE 的 TTL 为负数,或者 EXPIREAT 提供的时间戳已经过期,
         * 服务器也不会主动删除这个键,而是等待主节点发来显式的 DEL 命令。
         *
         * Instead we take the other branch of the IF statement setting an expire
         * (possibly in the past) and wait for an explicit DEL from the master. 
         *
         * 程序会继续将(一个可能已经过期的 TTL)设置为键的过期时间,
         * 并且等待主节点发来 DEL 命令。
         */
        if (when <= mstime() && !server.loading && !server.masterhost) {
            // when 提供的时间已经过期,服务器为主节点(注意主服务器的masterhost==NULL),并且没在载入数据
            robj *aux;
            //删除该键
            redisAssertWithInfo(c,key,dbDelete(c->db,key));
            server.dirty++;
    
            /* Replicate/AOF this as an explicit DEL. */
            // 传播 DEL 命令到AOF或者从服务器
            aux = createStringObject("DEL",3);
            //修改客户端的参数数组
            rewriteClientCommandVector(c,2,aux,key);
            decrRefCount(aux);
    
            //信号:键值已经改变了。调用touchWatchedKey(db,key)
            signalModifiedKey(c->db,key);
            //发送键空间通知和键事件通知
            notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_GENERIC,"del",key,c->db->id);
    
            addReply(c, shared.cone);
    
            return;
        } else {
            // 设置键的过期时间
            // 如果服务器为附属节点,或者服务器正在载入,
            // 那么这个 when 有可能已经过期的
            setExpire(c->db,key,when);
    
            addReply(c,shared.cone);
    
            signalModifiedKey(c->db,key);
            notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_GENERIC,"expire",key,c->db->id);
            server.dirty++;
            return;
        }
    }

    下面我将对自己在看代码时里面不太熟悉的几个函数进行说明:

    • getLongLongFromObjectOrReply(redisClient *c,robj *o,long long *target,const char *msg)

    函数目的:尝试从对象o中取出整数值,或者尝试将对象o中的值换成整数值,并将得到的值保存在target中。同时如果转换取出/转成功的话,返回REDIS_OK,否则返回REDIS_ERR,并向客户端发送一条出错回复。

    大致实现过程: getLongLongFromObjectOrReply——>getLongLongFromObject——>stroll()最后主要看看stoll函数的实现过程就OK了。

    • lookupKeyRead(redisDb *db,robj *key)

    函数目的:为执行读取操作而取出键key在数据库中的值。并根据是否成功找到值,更新服务器中的命中和不命中信息。找搞则返回值,没找到则返回NULL

    函数实现

    • rewriteClientCommandVector(redisClient *c,int argc,...)

    函数目的:修改客户端的参数数组。这其中涉及到C语言可变参数的运用,可以自行学习。

    函数实现:如果理解了C语言的可变参数的大致运用的话,函数的实现过程已经大致理解了。其中需要注意的是lookupCommandOrOriginal()函数,lookupCommandOrOriginal()目的是在命令被更名之后,将更名后正确的redisCommand进行返回。

    • signalModifiedKey(c->db,key)键值已经改变了的信号。调用touchWatchedKey(db,key)(“触碰”一个键,如果这个键在某个客户端watch下,那这个客户端执行的EXEC时事务将失败)
    • notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_GENERIC,"del",key,c->db->id) 发送键空间通知和键事件通知(该部分知识今后会提到)

    上面问题补:

    redis> PEXPIREAT message 1388556000000(2014年1月1日零时)
    (integer) 1

    猜测:1388556000000应该是表示1997年1月1日零时——2014年1月1日零时的毫秒数,后面通过查询Java知识小小的写了一个程序验证自己的猜测。

    下面是Java程序:

    import java.util.Date;
    import java.text.*;
    public class demo1 {
    
        public static void main(String[] args) throws ParseException {
            // TODO Auto-generated method stub
            SimpleDateFormat dateFormat=new SimpleDateFormat("MM-dd-yyyy");
            String txtDate="1-01-2014";
            Date date=dateFormat.parse(txtDate);
            //System.out.println(date);
            System.out.println(date.getTime());
        }
    }
    结果:1388505600000

    最终结果和自己预期的相差了50400000秒,简单计算一下也就是14小时。好了推测一下,因为数据1388556000000是借用了《Redis设计与实现》书上的实例,而这本书是翻译过来的,那么不难推测1388556000000应该表示的是美国时间2014年1月1日零时。所以猜测是对的。

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