一、redis中的数据库
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
int dbnum;
// ...
};dbnum属性的值是由redis.conf配置文件中的databases来决定的，默认为16个。
二、数据库的切换（select命令）
我们先用redis可视化工具连上我们本地的redis，如图：
默认情况下，Redis客户端的目标数据库为0号数据库，但可以用select命令来切库：
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;简单地说就是：通过修改redisClient.db指针，让它指向服务器中的不同数据库，就可以实现切换数据库的功能——这就是select命令的实现原理。
三、数据库键空间（key space）
redis是一个键值对（key-value）的数据库，每个数据库都由一个redis.h/redisDb结构表示，而redisDb结构的dict字典则保存了数据库中所有键值对，我们通常称之为键空间（key space）：
typedef struct redisDb {
//数据库键空间，保存数据库中所有键值对
dict *dict;
dict *expires; //过期字典，保存键的过期时间（4.2会提到）
dict *blocking_keys;
dict *ready_keys;
dict *watched_keys;
int id;
long long avg_ttl;
} redisDb;举个例子：
执行上述命令后，数据库的键空间将会是下图的样子：
四、过期键
有时候我们希望给某些键一个过期时间，即希望它存活一段时间就失效，redis同样也给我们提供了这样的机制。
4.1 设置过期时间
4.1.1 expire和pexpire
expire用于设定某个键的过期时间，单位是秒，格式如下：
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)可以看到，10秒后redis删除了hello键，与之对应的还有一个pexpire命令，它的time时间单位为毫秒，即[pexpire hello 5]经过5毫秒后删除hello键。
4.1.2 expireat和pexpireat
expireat用于设定某个键在某个具体Unix时间戳过期，单位为秒，基本格式如下：
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> time
1) "1704285269" //当前Unix时间戳
2) "434279"
127.0.0.1:6379> expireat hello 1704285289 //时间戳到1704285289时删除
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)过期键会在我们指定的Unix时间戳删除，当然它也有一个对应毫秒单位的命令——pexpireat。
ps：当然也可以用setex，在设置一个字符串键的同时设置过期时间，但他仅限于string数据类型，这里就不介绍了。
4.1.3 ttl、pttl和persist
ttl和pttl两个命令用于查看过期键还剩余多少时间。
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 20
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 17
127.0.0.1:6379> pttl hello
(integer) 10317 //毫秒单位，约为10.3秒persist用于移除某个键的过期时间，使其永久有效：
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 100
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 96
127.0.0.1:6379> persist hello //移除hello键过期时间
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -1 //-1表示永久有效4.2 保存过期时间
redisDb结构的expires指针保存了数据库中所有键的过期时间，我们称之为过期字典：
我们给person、abc键设置过期时间：
127.0.0.1:6379> pexpireat person 1735660800000 //2025年1月1日 00:00:00
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pexpireat abc 1735664400000 //2025年1月1日 01:00:00
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pttl person
(integer) 31374276693
127.0.0.1:6379> pttl abc
(integer) 31377871933那么此时对应的键空间如下图：
redis判断键是否过期的大致步骤如下：
五、删除策略（避免内存泄漏）
我们每设置一个键的过期时间，redis就会在过期字典中保存一份。当键过期后，如果没有触发删除策略的话，过期后的数据依然会保存在内存中，即便已经过期，我们还是能够获取到这个键的数据。那么它们如何被删除呢，有三种策略，下面我们介绍下。
5.1 定时删除
很显然，这是一种时间换空间的做法：
5.2 惰性删除
很显然，这是一种空间换时间的做法：
5.3 定期删除
定期删除则是对定时和惰性删除的一种折中方案：
所以，定期删除虽然是一个这种方案，但执行时长和频率难以把握。
5.4 redis中的删除策略
前面提到了三种策略，而redis采用的则是惰性删除+定期删除两种策略，那么它俩之间是如何配合的呢，我们一起来看看。
5.4.1 惰性删除
惰性删除策略由db.c/expireIfNeeded函数实现，所有读写数据库的redis命令在执行之前都会调用该函数对输入键进行检查，大致流程也很简单：
ps：甭管键过没过期都会执行实际的命令流程，比如get命令，如果键过期则会被删除，返回结果为null，如果没过期就返回实际的值。
5.4.2 定期删除
定期删除由redis.c/activeExpireCycle函数实现，redis默认每隔100ms就随机抽取部分设置了过期时间的key，检查这些key是否过期，如果过期就删除。
100ms的执行周期是默认的，可以在redis.conf文件中更改：
它的执行频率由hz参数值指定，默认是10，也就是每一秒执行10次。
注释翻译：
5.0版本之前，hz参数一旦设定就会被固定，但如果链接数比较多的情况下，10的默认值可能就不能够满足这种情况，就需要手动去更改hz的值，这样就很不方便。
redis 5.0之后，有了dynamic-hz参数，默认就是打开的，当连接数很多时，就会自动加倍hz，以便处理更多的链接：
注释翻译：
那么它到底是这么删的呢，源码如下
for (j = 0; j < dbs_per_call; j++) {
int expired;
redisDb *db = server.db+(current_db % server.dbnum);
current_db++;
/* 超过25％的key已过期，则继续. */
do {
unsigned long num, slots;
long long now, ttl_sum;
int ttl_samples;
/* 如果该db没有设置过期key，则继续看下个db*/
if ((num = dictSize(db->expires)) == 0) {
db->avg_ttl = 0;
break;
}
slots = dictSlots(db->expires);
now = mstime();
/*但少于1%时，需要调整字典大小*/
if (num && slots > DICT_HT_INITIAL_SIZE &&
(num*100/slots < 1)) break;
expired = 0;
ttl_sum = 0;
ttl_samples = 0;
if (num > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP)
num = ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP;// 20
while (num--) {
dictEntry *de;
long long ttl;
if ((de = dictGetRandomKey(db->expires)) == NULL) break;
ttl = dictGetSignedIntegerVal(de)-now;
if (activeExpireCycleTryExpire(db,de,now)) expired++;
if (ttl > 0) {
/* We want the average TTL of keys yet not expired. */
ttl_sum += ttl;
ttl_samples++;
}
}
/* Update the average TTL stats for this database. */
if (ttl_samples) {
long long avg_ttl = ttl_sum/ttl_samples;
/样本获取移动平均值 */
if (db->avg_ttl == 0) db->avg_ttl = avg_ttl;
db->avg_ttl = (db->avg_ttl/50)*49 + (avg_ttl/50);
}
iteration++;
if ((iteration & 0xf) == 0) { /* 每迭代16次检查一次 */
long long elapsed = ustime()-start;
latencyAddSampleIfNeeded("expire-cycle",elapsed/1000);
if (elapsed > timelimit) timelimit_exit = 1;
}
/* 超过时间限制则退出*/
if (timelimit_exit) return;
/* 在当前db中，如果少于25%的key过期，则停止继续删除过期key */
} while (expired > ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP/4);
}大致的逻辑如下：
六、内存淘汰策略（避免内存溢出）
本来没想介绍这节的，但发现删除策略和淘汰策略关系还挺密切的，索性一起介绍了吧。
我们现在想一个问题，定期+惰性可以保证过期的key一定会被删掉，但是只能保证最终一定会被删除，要是定期删除遗漏了大量的过期键，而且很长一段时间都不会访问这些键，那么久而久之redis内存可能会被耗尽，由于可能会存在这样的问题，所以redis又引入了“内存淘汰机制”来解决：
那么如何选择，以下是腾讯针对redis淘汰策略给出的建议：
End：希望对大家有所帮助，如果有纰漏或者更好的想法，请您一定不要吝啬你的赐教🙋。
