《Redis设计与实现》学习笔记-发布与订阅、事务、慢查询日志

发布与订阅

Redis通过发布订阅提供一对多甚至是多对多的节点消息通信，发布订阅由PUBLISH、SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE、PUBSUB等命令组成。

• SUBSCRIBE命令：订阅某频道，在redisServer结构中通过pubsub_channels字典属性保存当前服务器所有频道的订阅关系，字典键时频道名称，字典值是一个链表，记录了所有订阅这个频道的客户端。
• UNSUBSCRIBE命令：退订频道，调用该命令之后，会把订阅关系从pubsub_channels中删掉，如果键对应的链表为空了，则把键从字典中删除。
• PSUBSCRIBE命令：订阅模式，服务器将所有的模式订阅关系保存在redisServer结构的pubsub_patterns属性中，该属性是一个链表，每个链表节点包含一个pubsubPattern结构，该结构记录了被订阅的模式和订阅该模式的客户端。
• PUNSUBSCRIBE命令：退订模式，调用该命令之后，服务器会遍历pubsub_patterns链表，把客户端和模式都匹配的那个节点删除。
• PUBLISH命令：发送订阅消息，服务器接收到该命令之后，先遍历pubsub_channels找出频道订阅者，把消息发送给所有频道订阅者，然后遍历pubsub_patterns找出与channel匹配的模式，并将消息发送给订阅了这些模式的客户端。
• PUBSUB命令，查看订阅信息包含下面三个子命令：
• PUBSUB CHANNLES [pattern]：返回当前服务器被订阅的频道，如指定pattern，则返回与模式匹配的频道
• PUBSUB NUMSUB [channel-1 ... channel-n]：返回指定频道的订阅者数量
• PUBSUB NUMPAT：返回服务器当前被订阅模式的数量

事务

Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等命令来实现事务功能，实现将多个命令打包然后一次性顺序执行。事务以MULTI命令开始，EXEC命令结束。在执行MULTI命令之后执行的命令不立刻执行，而是向客户端返回一个QUEUED，等执行EXEC命令之后再执行。

事务的实现

事务开始

执行MULTI命令之后，服务器把客户端从非事务态切换到事务态，通过设置redisClient的flags标识，把REDIS_MULTI标识打开。

命令入队

客户端处于非事务态时，客户端发送的命令立刻执行，当处于事务态时：

如果客户端发送的命令为EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI其中的一个时，服务器立即执行。
如果客户端发送的命令是其它的命令，服务器不会立刻执行这个命令，而是把命令放到事务队列中，然后向客户端返回QUEUED。
redisClient中有个multiState结构的属性mstate记录客户端的事务状态，在multiState结构中有个commands列表属性，它记录了调用MULTI之后该客户端入队的命令，count属性记录入队命令的数量。multiCmd结构记录命令实现函数指针，命令的参数，已经参数的数量。事务队列以FIFO的方式保存入队命令，先入队的命令先执行。
执行事务
执行EXEC命令提交事务，服务器接收该命令之后：

1. 遍历client.mstate.commands，获取已入队的命令并且挨个执行，把命令的返回值添加到回复队列尾部。
2. 清空客户端的事务状态，包括清零入队命令计数器，释放事务队列。
3. 把执行结果返回给客户端。

WATCH命令实现

WATCH命令是一个乐观锁，在执行EXEC之前监视制定的数据库键，在执行EXEC命令执行时检查被监视的键是否至少有一个已经被修改过，如果是的话，服务器拒绝执行命令，并向客户端返回代表事务执行失败的空回复。
Redis数据库的redisDb结构保存了一个watched_keys字典，字典的键时某个被WATCH命令监视的键，值是一个链表，链表中记录了所有监视相应数据库键的客户端。
在执行对数据库修改的命令时，执行之后会调用multi.c/touchWatchKey函数对watched_keys字典进行检查，查看是否有客户端正在监视刚刚被命令修改过的数据库键，如果有的话，touchWatchKey函数将监视被修改键的客户端的REDIS_DIRTY_CAS标识打开，表示该客户端的事务安全性已经被破坏。当服务器接收到一个客户端发来的EXEC命令时，服务器根据这个客户端是否打开了REDIS_DIRTY_CAS标识来决定是否执行事务。

事务的ACID

原子性：对Redis事务来说，事务中的多个命令被当做一个整体，事务队列中的命令要么全部被执行，要么都不执行，Redis事务时具有原子性的，但是Redis事务部支持回滚，即使队列中某个命令执行出现了错误也不影响后面的命令，整个事务会继续执行。
一致性：在命令入队错误、执行错误、服务器停机时都不会影响数据库的一致性。ps：当入队错误时对2.6.5之前的版本事务会继续执行，2.6.5之后事务会被拒绝执行
隔离性：Redis事务执行期间不会被其它命令中断，以串行的方式运行，Redis事务是具有隔离性的
持久性：

• 当服务器运行在无持久化的内存模式下时，事务不具有持久性：一旦服务器停机，所有数据都会丢失
• 当服务器运行在RDB持久化模式下时，当服务器停机时会有一段时间的数据会丢失，事务不具有持久性
• 当服务器运行在AOF持久化模式下，并且appendsync选项值为always时，数据会被及时保存到硬盘中，此时事务具有持久性（前提是没有打开no-appendfsync-on-rewrite选项，打开该选项之后，为了尽可能的减少IO操作，当服务器执行BGSAVE或BGREWRITEAOF时，会停止AOF文件同步，所以此时事务也不具有持久性）
• 当服务器运行在AOF持久化模式下，并且appendsync选项值为everysec时，可能会丢失1秒的数据，此时事务不具有持久性
• 当服务器运行在AOF持久化模式下，并且appendsync选项值为no，服务器停机时数据会丢失，此时事务不具有持久性

慢查询日志

Redis 的慢查询日志功能用于记录执行时间超过给定时长的命令请求， 用户可以通过这个功能产生的日志来监视和优化查询速度。

服务器配置有两个和慢查询日志相关的选项：

• slowlog-log-slower-than 选项指定执行时间超过多少微秒（1 秒等于 1,000,000 微秒）的命令请求会被记录到日志上。

  举个例子， 如果这个选项的值为 100 ， 那么执行时间超过 100 微秒的命令就会被记录到慢查询日志； 如果这个选项的值为 500 ， 那么执行时间超过 500 微秒的命令就会被记录到慢查询日志； 诸如此类。

• slowlog-max-len 选项指定服务器最多保存多少条慢查询日志。

  服务器使用先进先出的方式保存多条慢查询日志： 当服务器储存的慢查询日志数量等于 slowlog-max-len 选项的值时， 服务器在添加一条新的慢查询日志之前， 会先将最旧的一条慢查询日志删除。

  举个例子， 如果服务器 slowlog-max-len 的值为 100 ， 并且假设服务器已经储存了 100 条慢查询日志， 那么如果服务器打算添加一条新日志的话， 它就必须先删除目前保存的最旧的那条日志， 然后再添加新日志。