Redis 是一個(gè)鍵值對(duì)（key-value pair）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器， 服務(wù)器中的每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都由一個(gè) redis.h/redisDb 結(jié)構(gòu)表示， 其中， redisDb 結(jié)構(gòu)的dict 字典保存了數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鍵值對(duì)， 我們將這個(gè)字典稱(chēng)為鍵空間（key space）：

typedef struct redisDb {

    // ...

    // 數(shù)據(jù)庫(kù)鍵空間，保存著數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鍵值對(duì)
    dict *dict;

    // ...

} redisDb;

鍵空間和用戶(hù)所見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)是直接對(duì)應(yīng)的：

• 鍵空間的鍵也就是數(shù)據(jù)庫(kù)的鍵， 每個(gè)鍵都是一個(gè)字符串對(duì)象。
• 鍵空間的值也就是數(shù)據(jù)庫(kù)的值， 每個(gè)值可以是字符串對(duì)象、列表對(duì)象、哈希表對(duì)象、集合對(duì)象和有序集合對(duì)象在內(nèi)的任意一種 Redis 對(duì)象。

舉個(gè)例子， 如果我們?cè)诳瞻椎臄?shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行以下命令：

redis> SET message "hello world"
OK

redis> RPUSH alphabet "a" "b" "c"
(integer) 3

redis> HSET book name "Redis in Action"
(integer) 1

redis> HSET book author "Josiah L. Carlson"
(integer) 1

redis> HSET book publisher "Manning"
(integer) 1

那么在這些命令執(zhí)行之后， 數(shù)據(jù)庫(kù)的鍵空間將會(huì)是圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所展示的樣子：

• alphabet 是一個(gè)列表鍵， 鍵的名字是一個(gè)包含字符串 "alphabet" 的字符串對(duì)象， 鍵的值則是一個(gè)包含三個(gè)元素的列表對(duì)象。
• book 是一個(gè)哈希表鍵， 鍵的名字是一個(gè)包含字符串 "book" 的字符串對(duì)象， 鍵的值則是一個(gè)包含三個(gè)鍵值對(duì)的哈希表對(duì)象。
• message 是一個(gè)字符串鍵， 鍵的名字是一個(gè)包含字符串 "message" 的字符串對(duì)象， 鍵的值則是一個(gè)包含字符串 "hello world" 的字符串對(duì)象。

因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)的鍵空間是一個(gè)字典， 所以所有針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作 —— 比如添加一個(gè)鍵值對(duì)到數(shù)據(jù)庫(kù)， 或者從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除一個(gè)鍵值對(duì)， 又或者在數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取某個(gè)鍵值對(duì)， 等等， 實(shí)際上都是通過(guò)對(duì)鍵空間字典進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 以下幾個(gè)小節(jié)將分別介紹數(shù)據(jù)庫(kù)的添加、刪除、更新、取值等操作的實(shí)現(xiàn)原理。

添加新鍵

添加一個(gè)新鍵值對(duì)到數(shù)據(jù)庫(kù)， 實(shí)際上就是將一個(gè)新鍵值對(duì)添加到鍵空間字典里面， 其中鍵為字符串對(duì)象， 而值則為任意一種類(lèi)型的 Redis 對(duì)象。

舉個(gè)例子， 如果鍵空間當(dāng)前的狀態(tài)如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執(zhí)行以下命令之后：

redis> SET date "2013.12.1"
OK

鍵空間將添加一個(gè)新的鍵值對(duì)， 這個(gè)新鍵值對(duì)的鍵是一個(gè)包含字符串 "date" 的字符串對(duì)象， 而鍵值對(duì)的值則是一個(gè)包含字符串 "2013.12.1"的字符串對(duì)象， 如圖 IMAGE_DB_AFTER_ADD_NEW_KEY 所示。

刪除鍵

刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)鍵， 實(shí)際上就是在鍵空間里面刪除鍵所對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)對(duì)象。

舉個(gè)例子， 如果鍵空間當(dāng)前的狀態(tài)如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執(zhí)行以下命令之后：

redis> DEL book
(integer) 1

鍵 book 以及它的值將從鍵空間中被刪除， 如圖 IMAGE_DB_AFTER_DEL 所示。

更新鍵

對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵進(jìn)行更新， 實(shí)際上就是對(duì)鍵空間里面鍵所對(duì)應(yīng)的值對(duì)象進(jìn)行更新， 根據(jù)值對(duì)象的類(lèi)型不同， 更新的具體方法也會(huì)有所不同。

舉個(gè)例子， 如果鍵空間當(dāng)前的狀態(tài)如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執(zhí)行以下命令之后：

redis> SET message "blah blah"
OK

鍵 message 的值對(duì)象將從之前包含 "hello world" 字符串更新為包含 "blah blah" 字符串， 如圖 IMAGE_DB_UPDATE_CAUSE_SET 所示。

再舉個(gè)例子， 如果我們繼續(xù)執(zhí)行以下命令：

redis> HSET book page 320
(integer) 1

那么鍵空間中 book 鍵的值對(duì)象（一個(gè)哈希對(duì)象）將被更新， 新的鍵值對(duì) page 和 320 會(huì)被添加到值對(duì)象里面， 如圖 IMAGE_UPDATE_BY_HSET 所示。

對(duì)鍵取值

對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵進(jìn)行取值， 實(shí)際上就是在鍵空間中取出鍵所對(duì)應(yīng)的值對(duì)象， 根據(jù)值對(duì)象的類(lèi)型不同， 具體的取值方法也會(huì)有所不同。

舉個(gè)例子， 如果鍵空間當(dāng)前的狀態(tài)如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么當(dāng)執(zhí)行以下命令時(shí)：

redis> GET message
"hello world"

GET 命令將首先在鍵空間中查找鍵 message ， 找到鍵之后接著取得該鍵所對(duì)應(yīng)的字符串對(duì)象值， 之后再返回值對(duì)象所包含的字符串 "helloworld" ， 取值過(guò)程如圖 IMAGE_FETCH_VALUE_VIA_GET 所示。

再舉一個(gè)例子， 當(dāng)執(zhí)行以下命令時(shí)：

redis> LRANGE alphabet 0 -1
1) "a"
2) "b"
3) "c"

LRANGE 命令將首先在鍵空間中查找鍵 alphabet ， 找到鍵之后接著取得該鍵所對(duì)應(yīng)的列表對(duì)象值， 之后再返回列表對(duì)象中包含的三個(gè)字符串對(duì)象的值， 取值過(guò)程如圖 IMAGE_FETCH_VALUE_VIA_LRANGE 所示。

其他鍵空間操作

除了上面列出的添加、刪除、更新、取值操作之外， 還有很多針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)本身的 Redis 命令， 也是通過(guò)對(duì)鍵空間進(jìn)行處理來(lái)完成的。

比如說(shuō)， 用于清空整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的 FLUSHDB 命令， 就是通過(guò)刪除鍵空間中的所有鍵值對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

又比如說(shuō)， 用于隨機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)鍵的 RANDOMKEY 命令， 就是通過(guò)在鍵空間中隨機(jī)返回一個(gè)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

另外， 用于返回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)鍵數(shù)量的 DBSIZE 命令， 就是通過(guò)返回鍵空間中包含鍵值對(duì)的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

類(lèi)似的命令還有 EXISTS 、 RENAME 、 KEYS ， 等等， 這些命令都是通過(guò)對(duì)鍵空間進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

讀寫(xiě)鍵空間時(shí)的維護(hù)操作

當(dāng)使用 Redis 命令對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， 服務(wù)器不僅會(huì)對(duì)鍵空間執(zhí)行指定的讀寫(xiě)操作， 還會(huì)執(zhí)行一些額外的維護(hù)操作， 其中包括：

• 在讀取一個(gè)鍵之后（讀操作和寫(xiě)操作都要對(duì)鍵進(jìn)行讀?。?， 服務(wù)器會(huì)根據(jù)鍵是否存在， 以此來(lái)更新服務(wù)器的鍵空間命中（hit）次數(shù)或鍵空間不命中（miss）次數(shù)， 這兩個(gè)值可以在 INFO stats 命令的 keyspace_hits 屬性和 keyspace_misses 屬性中查看。
• 在讀取一個(gè)鍵之后， 服務(wù)器會(huì)更新鍵的 LRU （最后一次使用）時(shí)間， 這個(gè)值可以用于計(jì)算鍵的閑置時(shí)間， 使用命令 OBJECT idletime  命令可以查看鍵 key 的閑置時(shí)間。
• 如果服務(wù)器在讀取一個(gè)鍵時(shí)， 發(fā)現(xiàn)該鍵已經(jīng)過(guò)期， 那么服務(wù)器會(huì)先刪除這個(gè)過(guò)期鍵， 然后才執(zhí)行余下的其他操作， 本章稍后對(duì)過(guò)期鍵的討論會(huì)詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。
• 如果有客戶(hù)端使用 WATCH 命令監(jiān)視了某個(gè)鍵， 那么服務(wù)器在對(duì)被監(jiān)視的鍵進(jìn)行修改之后， 會(huì)將這個(gè)鍵標(biāo)記為臟（dirty）， 從而讓事務(wù)程序注意到這個(gè)鍵已經(jīng)被修改過(guò)， 《事務(wù)》一章會(huì)詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。
• 服務(wù)器每次修改一個(gè)鍵之后， 都會(huì)對(duì)臟（dirty）鍵計(jì)數(shù)器的值增一， 這個(gè)計(jì)數(shù)器會(huì)觸發(fā)服務(wù)器的持久化以及復(fù)制操作執(zhí)行， 《RDB 持久化》、《AOF 持久化》和《復(fù)制》這三章都會(huì)說(shuō)到這一點(diǎn)。
• 如果服務(wù)器開(kāi)啟了數(shù)據(jù)庫(kù)通知功能， 那么在對(duì)鍵進(jìn)行修改之后， 服務(wù)器將按配置發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)通知， 本章稍后討論數(shù)據(jù)庫(kù)通知功能的實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。