知道了Redis的各種資料結構，物件結構，那麼Redis是如何儲存資料的，又是如何操作資料的呢，Redis裡面的命令是怎麼實現的呢？這一系列問題值得我們思考

一.Redis維護多個數據庫

Redis內部維護一個db陣列，每個db都是一個數據庫，預設情況下Redis會建立16個數據庫。我們可以通過select命令來切換資料庫，如select1切換到資料庫號為1的資料庫。select實現是通過修改客戶端的db指標，通過指標指向不同的資料庫來實現資料庫的切換操作的。

需要注意的是，為了不造成操作資料庫號錯誤，最好執行命令之前，手動select一下資料庫。

二.資料庫鍵空間

Redis是一個鍵值對資料庫伺服器，Redis通過字典儲存了資料庫中的所有鍵值對，我們將這個字典稱為鍵空間。鍵空間的每個鍵都是一個字串物件，鍵空間的值也就是資料庫的值，可以是字串物件，列表物件，雜湊表物件，集合物件，有序集合物件中的任何一種。

1.新增新鍵

每次新增一個新鍵就是將一個新鍵值對新增到鍵空間裡面，其中鍵為字串物件，值為任意一種型別的Redis物件。

2.刪除鍵

刪除鍵就是在鍵空間裡刪除鍵所對應的鍵值對物件。

3.更新鍵

更新鍵就是對鍵空間裡面鍵所對應的值物件進行更新。

4.查詢鍵

查詢鍵就是在鍵空間中取出鍵所對應的值物件。

每次在鍵空間讀取一個鍵之後，伺服器會更新鍵的LRU時間，用於計算鍵的閒置時間。如果伺服器在讀取一個鍵時發現該鍵已經過期，那麼伺服器會先刪除這個過期鍵，然後才執行後續操作。如果有客戶端使用watch命令監視了某個鍵，那麼伺服器在對被監視的鍵進行修改之後，會將這個鍵標記為dirty，從而讓事務注意到這個鍵被修改過。伺服器每次修改一個鍵之後，都會對鍵計數器的值+1，這個計數器用來觸發伺服器的持久化操作。如果伺服器開啟了資料庫通知功能，那麼在對鍵進行修改之後，伺服器將按配置傳送相應的資料庫通知。

三.設定鍵的生存時間和過期時間

我們知道expire命令或者pexpire命令可以對一個鍵設定生存時間，經過指定的時間之後，伺服器會自動刪除生存時間為0的鍵。那麼Redis是如何實現刪除過期鍵的操作的呢？

Redis有四個命令可以設定鍵的過期時間，包括expire,pexpire,expireat,pexpireat，不過這四個命令最後都會轉化成pexpireat命令來實現。

Redis使用一個過期字典記錄所有帶過期時間的鍵，字典的鍵指向鍵空間中的某個鍵物件，字典的值是一個longlong型別的整數，這個證書儲存了鍵空間所指向的資料庫鍵的過期時間。通過過期字典，程式可以檢查一個給定鍵是否過期，檢查給定鍵是否存在於過期字典，如果存在，取得鍵的過期時間，檢查當前時間戳是否大於鍵的過期時間，如果是的話，鍵已經過期，否則鍵未過期。

四.過期鍵的刪除策略

如果一個鍵過期了，那麼它什麼時候被刪除呢？通常我們可以用三種刪除策略刪除過期鍵

1.定時刪除：在設定鍵過期時間的同時，建立一個定時器，讓定時器在鍵的過期時間來臨時，刪除鍵

2.惰性刪除：放任鍵過期不管，但是每次動鍵空間獲取鍵時，都會檢查鍵是否過期，如果過期，則刪除。

3.定期刪除：每隔一段時間，程式就對資料庫進行一次檢查，刪除裡面的過期鍵。

這幾種方式各有利有弊，首先定時刪除對記憶體最友好，當一個鍵過期時，一定會刪除這個鍵，釋放記憶體。不過定時刪除對CPU最不友好，在過期鍵比較多的情況下，刪除過期鍵這一行為可能會佔用相當一部分CPU時間。此外，建立定時器需要用到Redis伺服器中的時間時間，而當前時間時間的實現方式-無序連結串列查詢一個事件的時間複雜度為O(N)，不能高效地處理大量時間事件。

惰性刪除策略對CPU是最友好的，但是對記憶體最不友好。如果一個鍵已經過期，這個鍵又保留在資料庫中，那麼記憶體就會一直佔用不釋放。

定期刪除算是前兩種策略的一種整合和折中，定期策略每隔一段時間執行一次刪除過期鍵操作，並通過限制刪除操作執行的時長和頻率減少刪除操作對CPU時間的影響。定期刪除過期鍵可以有效地減少因為過期鍵帶來的記憶體浪費。

Redis過期鍵的刪除使用惰性刪除和定期刪除兩種策略配合使用。惰性策略比較好理解，所有讀寫資料庫的命令執行之前都會對輸入鍵進行檢查，如果鍵過期，那麼從資料庫中刪除鍵。定期刪除策略的實現由Redis的serverCron函式來執行，這個函式每100ms執行一次，它在規定的時間內，分多次遍歷伺服器中的各個資料庫，從資料庫的expires字典中隨機檢查一部分鍵的過期時間，刪除其中的過期鍵。

五.複製功能對過期鍵的處理

Redis複製主要包括RDB複製和AOF複製，在RDB複製中，每次執行SAVE或BGSAVE命令建立一個新的RDB檔案時，程式會對資料庫中的鍵進行檢查，已過期的鍵不會被儲存到新建立的RDB檔案中。載入RDB檔案時，伺服器也會對儲存的鍵進行檢查，如果鍵已過期，則不會載入。當使用AOF持久化模式執行時，當過期鍵被惰性刪除或者定期刪除之後，程式會向AOF檔案追加一條刪除命令，記錄鍵已被刪除。