Redis 是一個鍵值對（key-value pair）數據庫服務器， 服務器中的每個數據庫都由一個?`redis.h/redisDb`?結構表示， 其中，?`redisDb`?結構的`dict`?字典保存了數據庫中的所有鍵值對， 我們將這個字典稱為鍵空間（key space）： ~~~ typedef struct redisDb { // ... // 數據庫鍵空間，保存著數據庫中的所有鍵值對 dict *dict; // ... } redisDb; ~~~ 鍵空間和用戶所見的數據庫是直接對應的： * 鍵空間的鍵也就是數據庫的鍵， 每個鍵都是一個字符串對象。 * 鍵空間的值也就是數據庫的值， 每個值可以是字符串對象、列表對象、哈希表對象、集合對象和有序集合對象在內的任意一種 Redis 對象。 舉個例子， 如果我們在空白的數據庫中執行以下命令： ~~~ 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 ~~~ 那么在這些命令執行之后， 數據庫的鍵空間將會是圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所展示的樣子： * `alphabet`?是一個列表鍵， 鍵的名字是一個包含字符串?`"alphabet"`?的字符串對象， 鍵的值則是一個包含三個元素的列表對象。 * `book`?是一個哈希表鍵， 鍵的名字是一個包含字符串?`"book"`?的字符串對象， 鍵的值則是一個包含三個鍵值對的哈希表對象。 * `message`?是一個字符串鍵， 鍵的名字是一個包含字符串?`"message"`?的字符串對象， 鍵的值則是一個包含字符串?`"hello?world"`?的字符串對象。  因為數據庫的鍵空間是一個字典， 所以所有針對數據庫的操作 —— 比如添加一個鍵值對到數據庫， 或者從數據庫中刪除一個鍵值對， 又或者在數據庫中獲取某個鍵值對， 等等， 實際上都是通過對鍵空間字典進行操作來實現的， 以下幾個小節將分別介紹數據庫的添加、刪除、更新、取值等操作的實現原理。 ## 添加新鍵 添加一個新鍵值對到數據庫， 實際上就是將一個新鍵值對添加到鍵空間字典里面， 其中鍵為字符串對象， 而值則為任意一種類型的 Redis 對象。 舉個例子， 如果鍵空間當前的狀態如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執行以下命令之后： ~~~ redis> SET date "2013.12.1" OK ~~~ 鍵空間將添加一個新的鍵值對， 這個新鍵值對的鍵是一個包含字符串?`"date"`?的字符串對象， 而鍵值對的值則是一個包含字符串?`"2013.12.1"`的字符串對象， 如圖 IMAGE_DB_AFTER_ADD_NEW_KEY 所示。  ## 刪除鍵 刪除數據庫中的一個鍵， 實際上就是在鍵空間里面刪除鍵所對應的鍵值對對象。 舉個例子， 如果鍵空間當前的狀態如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執行以下命令之后： ~~~ 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 對一個數據庫鍵進行更新， 實際上就是對鍵空間里面鍵所對應的值對象進行更新， 根據值對象的類型不同， 更新的具體方法也會有所不同。 舉個例子， 如果鍵空間當前的狀態如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在執行以下命令之后： ~~~ redis> SET message "blah blah" OK ~~~ 鍵?`message`?的值對象將從之前包含?`"hello?world"`?字符串更新為包含?`"blah?blah"`?字符串， 如圖 IMAGE_DB_UPDATE_CAUSE_SET 所示。  再舉個例子， 如果我們繼續執行以下命令： ~~~ redis> HSET book page 320 (integer) 1 ~~~ 那么鍵空間中?`book`?鍵的值對象（一個哈希對象）將被更新， 新的鍵值對?`page`?和?`320`?會被添加到值對象里面， 如圖 IMAGE_UPDATE_BY_HSET 所示。  ## 對鍵取值 對一個數據庫鍵進行取值， 實際上就是在鍵空間中取出鍵所對應的值對象， 根據值對象的類型不同， 具體的取值方法也會有所不同。 舉個例子， 如果鍵空間當前的狀態如圖 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么當執行以下命令時： ~~~ 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應的字符串對象值， 之后再返回值對象所包含的字符串?`"helloworld"`?， 取值過程如圖 IMAGE_FETCH_VALUE_VIA_GET 所示。  再舉一個例子， 當執行以下命令時： ~~~ 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應的列表對象值， 之后再返回列表對象中包含的三個字符串對象的值， 取值過程如圖 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， 還有很多針對數據庫本身的 Redis 命令， 也是通過對鍵空間進行處理來完成的。 比如說， 用于清空整個數據庫的?FLUSHDB?命令， 就是通過刪除鍵空間中的所有鍵值對來實現的。 又比如說， 用于隨機返回數據庫中某個鍵的?RANDOMKEY?命令， 就是通過在鍵空間中隨機返回一個鍵來實現的。 另外， 用于返回數據庫鍵數量的?DBSIZE?命令， 就是通過返回鍵空間中包含鍵值對的數量來實現的。 類似的命令還有?EXISTS?、?RENAME?、?KEYS?， 等等， 這些命令都是通過對鍵空間進行操作來實現的。 ## 讀寫鍵空間時的維護操作 當使用 Redis 命令對數據庫進行讀寫時， 服務器不僅會對鍵空間執行指定的讀寫操作， 還會執行一些額外的維護操作， 其中包括： * 在讀取一個鍵之后（讀操作和寫操作都要對鍵進行讀取）， 服務器會根據鍵是否存在， 以此來更新服務器的鍵空間命中（hit）次數或鍵空間不命中（miss）次數， 這兩個值可以在?INFO stats?命令的?`keyspace_hits`?屬性和?`keyspace_misses`?屬性中查看。 * 在讀取一個鍵之后， 服務器會更新鍵的 LRU （最后一次使用）時間， 這個值可以用于計算鍵的閑置時間， 使用命令?OBJECT idletime ?命令可以查看鍵?`key`?的閑置時間。 * 如果服務器在讀取一個鍵時， 發現該鍵已經過期， 那么服務器會先刪除這個過期鍵， 然后才執行余下的其他操作， 本章稍后對過期鍵的討論會詳細說明這一點。 * 如果有客戶端使用?WATCH?命令監視了某個鍵， 那么服務器在對被監視的鍵進行修改之后， 會將這個鍵標記為臟（dirty）， 從而讓事務程序注意到這個鍵已經被修改過， 《事務》一章會詳細說明這一點。 * 服務器每次修改一個鍵之后， 都會對臟（dirty）鍵計數器的值增一， 這個計數器會觸發服務器的持久化以及復制操作執行， 《RDB 持久化》、《AOF 持久化》和《復制》這三章都會說到這一點。 * 如果服務器開啟了數據庫通知功能， 那么在對鍵進行修改之后， 服務器將按配置發送相應的數據庫通知， 本章稍后討論數據庫通知功能的實現時會詳細說明這一點。