前言

# 前言 时间回到 2011 年 4 月， 当时我正在编写一个用户关系模块， 这个模块需要实现一个“共同关注”功能， 用于计算出两个用户关注了哪些相同的用户。 举个例子， 假设 huangz 关注了 peter 、tom 、jack 三个用户， 而 john 关注了 peter 、tom 、bob 、david 四个用户， 那么当 huangz 访问 john 的页面时， 共同关注功能就会计算并打印出类似“你跟 john 都关注了 peter 和 tom ”这样的信息。 从集合计算的角度来看， 共同关注功能本质上就是计算两个用户关注集合的交集， 因为交集这个概念是如此的常见， 所以我很自然地认为共同关注这个功能可以很容易地实现， 但现实却给了我当头一棒： 我所使用的关系数据库并不直接支持交集计算操作， 要计算两个集合的交集， 除了需要对两个数据表执行合并（join）操作之外， 还需要对合并的结果执行去重复（distinct）操作， 最终导致交集操作的实现变得异常复杂。 是否存在直接支持集合操作的数据库呢？ 带着这个疑问， 我在搜索引擎上面进行查找， 并最终发现了 Redis 。 在我看来， Redis 正是我想要找的那种数据库 —— 它内置了集合数据类型， 并支持对集合执行交集、并集、差集等集合计算操作， 其中的交集计算操作可以直接用于实现我想要的共同关注功能。 得益于 Redis 本身的简单性， 以及 Redis 手册的详尽和完善， 我很快学会了怎样使用 Redis 的集合数据类型， 并用它重新实现了整个用户关系模块： 重写之后的关系模块不仅代码量更少， 速度更快， 更重要的是， 之前需要使用一段甚至一大段 SQL 查询才能实现的功能， 现在只需要调用一两个 Redis 命令就能够实现了， 整个模块的可读性得到了极大的提高。 自此之后， 我开始在越来越多的项目里面使用 Redis ， 与此同时， 我对 Redis 的内部实现也越来越感兴趣， 一些问题开始频繁地出现在我的脑海中， 比如说： * Redis 的五种数据类型分别是由什么数据结构实现的？ * Redis 的字符串数据类型既可以储存字符串（比如 `"hello world"` ）， 又可以储存整数和浮点数（比如 `10086` 和 `3.14` ）， 甚至是二进制位（使用 SETBIT 等命令）， Redis 在内部是怎样储存这些不同的值的？ * Redis 的一部分命令只能对特定数据类型执行（比如 APPEND 只能对字符串执行， HSET 只能对哈希表执行）， 而另一部分命令却可以对所有数据类型执行（比如 DEL 、 TYPE 和 EXPIRE ）， 不同的命令在执行时是如何进行类型检查的？ Redis 在内部是否实现了一个类型系统？ * Redis 的数据库是怎样储存各种不同数据类型的键值对的？ 数据库里面的过期键又是怎样实现自动删除的？ * 除了数据库之外， Redis 还拥有发布与订阅、脚本、事务等特性， 这些特性又是如何实现的？ * Redis 使用什么模型或者模式来处理客户端的命令请求？ 一条命令请求从发送到返回需要经过什么步骤？ 为了找到这些问题的答案， 我再次在搜索引擎上面进行查找， 可惜的是这次搜索并没有多少收获： Redis 还是一个非常年轻的软件， 对它的最好介绍就是官方网站上面的文档， 但是这些文档主要关注的是怎样使用 Redis ， 而不是介绍 Redis 的内部实现。 另外， 网上虽然有一些博客文章对 Redis 的内部实现进行了介绍， 但这些文章要么并不齐全（只介绍了 Redis 中的少数几个特性）， 要么就写得过于简单（只是一些概述性的文章）， 要么关注的就是旧版本（比如 2.0 、 2.2 或者 2.4 ，而当时的最新版已经是 2.6 了）。 综合来看， 详细而且完整地介绍 Redis 内部实现的资料， 无论是外文还是中文都不存在。 意识到这一点之后， 我决定自己动手注释 Redis 的源代码， 从中寻找问题的答案， 并通过写博客的方式与其他 Redis 用户分享我的发现。 在积累了七八篇 Redis 源代码注释文章之后， 我想如果能将这些博文汇集成书的话， 那一定会非常有趣， 并且我自己也会从中学到很多知识。 于是我在 2012 年年末开始创作《Redis 设计与实现》， 并最终于 2013 年 3 月 8 日在互联网发布了本书的第一版。 尽管《Redis 设计与实现》第一版顺利发布了， 但在我的心目中， 这个第一版还是有很多不完善的地方： * 比如说， 因为第一版是我边注释 Redis 源代码边写的， 如果有足够时间让我先完整地注释一遍 Redis 的源代码， 然后再进行写作的话， 那么书本在内容方面应该会更为全面。 * 又比如说， 第一版只介绍了 Redis 的内部机制和单机特性， 但并没有介绍任何 Redis 多机特性（复制、Sentinel 和集群）， 而我认为只有将关于多机特性的介绍也包含进来， 这本《Redis 设计与实现》才算是真正的完成了。 就在我考虑应该何时编写新版来修复这些缺陷的时候， 机械工业出版社的吴怡编辑来信询问我是否有兴趣正式地出版《Redis 设计与实现》， 能够正式地出版自己写的书一直是我梦寐以求的事情， 我找不到任何拒绝这一邀请的理由， 就这样， 在《Redis 设计与实现》第一版发布几天之后， 新版《Redis 设计与实现》的写作也马不停蹄地开始了。 从 2013 年 3 月到 2014 年 1 月这 11 个月间， 我重新注释了 Redis 在 unstable 分支的源代码（也即是现在的 Redis 3.0 源代码）， 重写了《Redis 设计与实现》第一版已有的所有章节， 并向书中添加了关于二进制位操作（bitop）、排序、复制、Sentinel 和集群等主题的新章节， 最终， 这本新版的《Redis 设计与实现》不仅介绍了 Redis 的内部机制 （比如数据库实现、类型系统、事件模型）， 而且还介绍了大部分 Redis 单机特性 （比如事务、持久化、 Lua 脚本、排序、二进制位操作）， 以及所有 Redis 多机特性 （复制、Sentinel 和集群）。 虽然作者创作本书的初衷只是为了满足自己的好奇心， 但了解 Redis 内部实现的好处并不仅仅在于满足好奇心： 通过了解 Redis 的内部实现， 理解每一个特性和命令背后的运作机制， 可以帮助我们更高效地使用 Redis ， 避开那些可能会引起性能问题的陷阱。 我衷心希望这本新版《Redis 设计与实现》能够帮助读者更好地了解 Redis ， 并成为更优秀的 Redis 使用者。 本书的第一版获得了很多热心读者的反馈， 这本新版的很多改进也来源于读者们的意见和建议， 因此我将继续在 www.RedisBook.com 设置 disqus 论坛（可以不注册直接发贴）， 欢迎读者随时就这本新版《Redis 设计与实现》发表提问、意见、建议、批评、勘误，等等， 我会努力地采纳大家的意见， 争取在将来写出更好的《Redis 设计与实现》， 以此来回报大家对本书的支持。 黄健宏（huangz） 2014 年 3 月于清远