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Redis核心原理与实践
- 丛 书：深入理解精品
- 书 号：978-7-121-41548-7
- 出版日期：2021-08-02
- 页 数：468
- 开 本：16(185*235)
- 出版状态：上市销售
纸质版 ￥138.00
本书深入地分析了Redis核心功能的内部机制与实现方式，大部分内容源自对Redis源码的分析，并从中总结出实现原理。通过阅读本书，读者可以快速、轻松地了解Redis的内部运行机制。
本书首先介绍了Redis常用的数据类型的编码格式，包括字符串、列表、散列、集合、有序集合，这是Redis存储数据的基础。接着分析了Redis的事件机制，剖析了Redis事件驱动的实现原理，通过这部分内容，读者可以了解一个远程服务程序的整体架构。本书还分析了Redis持久化、主从复制、Sentinel机制、Cluster机制的实现原理，这部分内容是Redis的核心功能。在这部分内容中，本书也会延伸分析Redis中使用的UNIX机制，如UNIX网络编程、进程通信、线程同步等，并通过Redis源码展示这些UNIX机制的使用方式。
本书最后介绍了Redis的高级特性，包括事务、非阻塞删除、Lua脚本、Module模块、Stream消息流，以及Redis 6提供的ACL访问控制列表、Tracking机制等，这部分内容不仅分析内部实现，还提供了详细的使用案例，帮助读者循序渐进地了解这些特性。
本书首先介绍了Redis常用的数据类型的编码格式，包括字符串、列表、散列、集合、有序集合，这是Redis存储数据的基础。接着分析了Redis的事件机制，剖析了Redis事件驱动的实现原理，通过这部分内容，读者可以了解一个远程服务程序的整体架构。本书还分析了Redis持久化、主从复制、Sentinel机制、Cluster机制的实现原理，这部分内容是Redis的核心功能。在这部分内容中，本书也会延伸分析Redis中使用的UNIX机制，如UNIX网络编程、进程通信、线程同步等，并通过Redis源码展示这些UNIX机制的使用方式。
本书最后介绍了Redis的高级特性，包括事务、非阻塞删除、Lua脚本、Module模块、Stream消息流，以及Redis 6提供的ACL访问控制列表、Tracking机制等，这部分内容不仅分析内部实现，还提供了详细的使用案例，帮助读者循序渐进地了解这些特性。
深入分析Redis核心功能的内部机制与实现方式；
本书还分析了Redis持久化、主从复制、Sentinel机制、Cluster机制的实现原理；
延伸分析Redis中使用的UNIX机制，如UNIX网络编程、进程通信、线程同步等，并通过Redis源码展示这些UNIX机制的使用方式。
本书适合对Redis感兴趣或者想深入了解Redis实现机制的读者。
本书还分析了Redis持久化、主从复制、Sentinel机制、Cluster机制的实现原理；
延伸分析Redis中使用的UNIX机制，如UNIX网络编程、进程通信、线程同步等，并通过Redis源码展示这些UNIX机制的使用方式。
本书适合对Redis感兴趣或者想深入了解Redis实现机制的读者。
前 言
Redis是开源的key-value存储系统，可作为数据库、缓存、消息组件。Redis的作者是Salvatore Sanfilippo（网名为antirez），他在2009年开发完成并开源了Redis。Redis由于性能极高、功能强大，迅速在业界流行，现已成为高并发系统中最常用的组件之一。
Redis提供了多种类型的数据结构，如字符串（String）、散列（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）等。Redis还是分布式系统，主从集群可以实现数据热备份，哨兵（Sentinel）机制可以保证主从集群高可用，Cluster集群则提供了水平扩展的能力。Redis还提供了持久化、Lua脚本、Module模块、Stream消息流、Tracking机制等一系统强大功能，适用于各种业务场景。
写作目的
虽然笔者主要使用Java语言开发程序，却一直希望从源码层面深入分析一个C语言实现的分布式系统。C语言可以说是最接近低级语言的开发语言，分析C语言程序，可以让我们更深入地理解操作系统的底层知识。于是，笔者学习了Redis源码，并编写了本书。
为什么选择Redis呢？因为Redis是一个典型的“小而美”的程序。Redis实现简单，源码非常优雅简洁，阅读起来并不吃力，而且Redis功能齐全，涵盖了数据存储、分布式、消息流等众多特性，非常值得深入学习。
通过编写本书，笔者对Redis、UNIX编程、分布式系统、存储系统都有了更深入的理解，再学习其他相关的系统（如MySQL、Nginx等），就可以举一反三、触类旁通。希望本书也可以帮助读者百尺竿头，更进一步。
本书特点
本书深入分析了Redis的实现原理，所以并不是Redis的入门书。为了尽量降低阅读难度，本书总结了Redis各个核心功能的实现原理，提取了Redis核心代码（本书会尽量避免堆积代码），并以适量图文，对Redis源码及其实现原理进行详细分析，向读者展示Redis核心功能的设计思想和实现流程。
虽然本书的大部分内容基于对Redis源码的分析，但是并不复杂，即使读者只是简单了解C语言的基础语法，也可以轻松读懂。
另外，本书结合Redis目前的最新版本6.0.9，分析了Redis最新特性，如Redis 6的ACL、Tracking等机制。为了照顾对Redis最新特性不熟悉的读者，这部分内容提供了详细的应用示例，帮助读者循序渐进、由浅到深地学习和理解Redis最新特性。
本书也不局限于Redis，而是由Redis延展出了两方面内容：
（1）Redis中使用的UNIX机制，包括UNIX网络编程、线程同步等内容，本书会通过源码展示Redis如何使用这些UNIX机制。
（2）如何通过Redis实现一个分布式系统，主要是Sentinel、Cluster机制的实现原理。
本书使用的源码版本是Redis 6.0.9，本书提供的Redis操作案例，如无特殊说明，也是在Redis 6.0.9版本上执行的操作实例。
本书结构
第1部分分析了Redis的字符串、列表、散列、集合这几种数据类型的编码格式。编码格式，即数据的存储格式，对于数据库，数据的存储格式至关重要，如关系型数据库的行式存储和列式存储。而Redis作为内存数据库，对于数据编码的总体设计思想是：最大限度地“以时间换空间”，从而最大限度地节省内存。这部分内容详细分析了Redis对内存的使用如何达到“锱铢必较”的程度。
第2部分分析了Redis的核心流程，包括Redis事件机制与命令执行过程。Redis利用I/O复用模型，实现了自己的事件循环机制，而Redis底层由该事件机制驱动运行（很多远程服务程序都使用类似的架构，如Nginx、MySQL等）。Redis事件机制设计优雅、实现简单，并且性能卓越，可以说是“化繁为简”。
第3部分分析了Redis持久化与复制机制。虽然Redis是内存数据库，但仍然最大限度地保证了数据的可靠性。不管是文件持久化，还是从节点复制，核心思想都是一样的：通过将数据复制到不同备份中，从而保持数据安全。这部分内容分析了RDB、AOF持久化机制，以及主从节点复制流程等内容，向读者展示了Redis数据是如何“不胫而走”的。
第4部分分析了Redis分布式架构。这部分内容从流行的分布式算法Raft出发，分析了Sentienl如何监控节点，Cluster集群如何实现数据分片，如何支持动态新增、删除集群节点，以及它们的“拿手好戏”——故障转移。分布式系统常常让笔者想到一个有趣的词—铁索连舟（将集群节点想象为“舟”，将节点之间的网络连接想象为“索”）。
第5部分分析了Redis中的高级特性，包括Redis事务、非阻塞删除、ACL访问控制列表、Tracking机制、Lua脚本、Module模块、Stream消息流等内容。Redis为各种高性能、高可用场景提供了非常全面的支持，可以说是“包罗万象”。
本书不是Redis工具书，并没有将Redis的全部功能都分析一遍，很多功能也非常有趣实用，但本书不会深入讨论，如Bitmaps、Hyperloglog、Geo、Pub/Sub等，读者可以自行深入学习。
表达约定
（1）本书会按顺序在源码函数（或代码块）中添加标志，并在源码展示结束后，按标志对源码进行说明，例如：
robj *tryObjectEncoding(robj *o) {
...
// [1]
if (o->refcount > 1) return o;
...
}
【1】该redisObject被多处引用，不再进行编码操作，以免影响他处的使用，直接退出函数。
这样可以保证源码展示的整洁，也方便读者阅读源码后，再结合书中说明，深入理解。
另外，也方便读者在阅读本书时，结合阅读完整的Redis源码。
在源码中使用“...”代表此处省略了代码（有些地方省略了日志等辅助的代码，可能不添加“...”标志）。
（2）如果源码中函数太长，为了版面整洁，本书将其划分为多个代码段，并使用“// more”标志该函数后续还有其他代码段，请读者留意该标志。
勘误和支持
在阅读本书的过程中有任何问题或者建议，可以关注公众号（binecy）与笔者交流。笔者十分感谢并重视您的反馈，会对您提出的问题、建议进行梳理与反馈，并在本书后续版本中及时做出勘误与更新。
致谢
感谢写作过程中身边朋友的支持，他们给予笔者很多的力量。
感谢Redis的作者antirez，优秀的Redis离不开antirez的辛勤付出，向他致敬。
感谢电子工业出版社博文视点的陈晓猛编辑，陈编辑专业的写作指导和出版组织工作，使得本书得以顺利出版。
感谢计算机行业的内容创作者，他们的各种分享、博客文章及图书都在积极推动行业的发展，也为本书的编写提供了灵感和参考。
梁国斌
Redis是开源的key-value存储系统，可作为数据库、缓存、消息组件。Redis的作者是Salvatore Sanfilippo（网名为antirez），他在2009年开发完成并开源了Redis。Redis由于性能极高、功能强大，迅速在业界流行，现已成为高并发系统中最常用的组件之一。
Redis提供了多种类型的数据结构，如字符串（String）、散列（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）等。Redis还是分布式系统，主从集群可以实现数据热备份，哨兵（Sentinel）机制可以保证主从集群高可用，Cluster集群则提供了水平扩展的能力。Redis还提供了持久化、Lua脚本、Module模块、Stream消息流、Tracking机制等一系统强大功能，适用于各种业务场景。
写作目的
虽然笔者主要使用Java语言开发程序，却一直希望从源码层面深入分析一个C语言实现的分布式系统。C语言可以说是最接近低级语言的开发语言，分析C语言程序，可以让我们更深入地理解操作系统的底层知识。于是，笔者学习了Redis源码，并编写了本书。
为什么选择Redis呢？因为Redis是一个典型的“小而美”的程序。Redis实现简单，源码非常优雅简洁，阅读起来并不吃力，而且Redis功能齐全，涵盖了数据存储、分布式、消息流等众多特性，非常值得深入学习。
通过编写本书，笔者对Redis、UNIX编程、分布式系统、存储系统都有了更深入的理解，再学习其他相关的系统（如MySQL、Nginx等），就可以举一反三、触类旁通。希望本书也可以帮助读者百尺竿头，更进一步。
本书特点
本书深入分析了Redis的实现原理，所以并不是Redis的入门书。为了尽量降低阅读难度，本书总结了Redis各个核心功能的实现原理，提取了Redis核心代码（本书会尽量避免堆积代码），并以适量图文，对Redis源码及其实现原理进行详细分析，向读者展示Redis核心功能的设计思想和实现流程。
虽然本书的大部分内容基于对Redis源码的分析，但是并不复杂，即使读者只是简单了解C语言的基础语法，也可以轻松读懂。
另外，本书结合Redis目前的最新版本6.0.9，分析了Redis最新特性，如Redis 6的ACL、Tracking等机制。为了照顾对Redis最新特性不熟悉的读者，这部分内容提供了详细的应用示例，帮助读者循序渐进、由浅到深地学习和理解Redis最新特性。
本书也不局限于Redis，而是由Redis延展出了两方面内容：
（1）Redis中使用的UNIX机制，包括UNIX网络编程、线程同步等内容，本书会通过源码展示Redis如何使用这些UNIX机制。
（2）如何通过Redis实现一个分布式系统，主要是Sentinel、Cluster机制的实现原理。
本书使用的源码版本是Redis 6.0.9，本书提供的Redis操作案例，如无特殊说明，也是在Redis 6.0.9版本上执行的操作实例。
本书结构
第1部分分析了Redis的字符串、列表、散列、集合这几种数据类型的编码格式。编码格式，即数据的存储格式，对于数据库，数据的存储格式至关重要，如关系型数据库的行式存储和列式存储。而Redis作为内存数据库，对于数据编码的总体设计思想是：最大限度地“以时间换空间”，从而最大限度地节省内存。这部分内容详细分析了Redis对内存的使用如何达到“锱铢必较”的程度。
第2部分分析了Redis的核心流程，包括Redis事件机制与命令执行过程。Redis利用I/O复用模型，实现了自己的事件循环机制，而Redis底层由该事件机制驱动运行（很多远程服务程序都使用类似的架构，如Nginx、MySQL等）。Redis事件机制设计优雅、实现简单，并且性能卓越，可以说是“化繁为简”。
第3部分分析了Redis持久化与复制机制。虽然Redis是内存数据库，但仍然最大限度地保证了数据的可靠性。不管是文件持久化，还是从节点复制，核心思想都是一样的：通过将数据复制到不同备份中，从而保持数据安全。这部分内容分析了RDB、AOF持久化机制，以及主从节点复制流程等内容，向读者展示了Redis数据是如何“不胫而走”的。
第4部分分析了Redis分布式架构。这部分内容从流行的分布式算法Raft出发，分析了Sentienl如何监控节点，Cluster集群如何实现数据分片，如何支持动态新增、删除集群节点，以及它们的“拿手好戏”——故障转移。分布式系统常常让笔者想到一个有趣的词—铁索连舟（将集群节点想象为“舟”，将节点之间的网络连接想象为“索”）。
第5部分分析了Redis中的高级特性，包括Redis事务、非阻塞删除、ACL访问控制列表、Tracking机制、Lua脚本、Module模块、Stream消息流等内容。Redis为各种高性能、高可用场景提供了非常全面的支持，可以说是“包罗万象”。
本书不是Redis工具书，并没有将Redis的全部功能都分析一遍，很多功能也非常有趣实用，但本书不会深入讨论，如Bitmaps、Hyperloglog、Geo、Pub/Sub等，读者可以自行深入学习。
表达约定
（1）本书会按顺序在源码函数（或代码块）中添加标志，并在源码展示结束后，按标志对源码进行说明，例如：
robj *tryObjectEncoding(robj *o) {
...
// [1]
if (o->refcount > 1) return o;
...
}
【1】该redisObject被多处引用，不再进行编码操作，以免影响他处的使用，直接退出函数。
这样可以保证源码展示的整洁，也方便读者阅读源码后，再结合书中说明，深入理解。
另外，也方便读者在阅读本书时，结合阅读完整的Redis源码。
在源码中使用“...”代表此处省略了代码（有些地方省略了日志等辅助的代码，可能不添加“...”标志）。
（2）如果源码中函数太长，为了版面整洁，本书将其划分为多个代码段，并使用“// more”标志该函数后续还有其他代码段，请读者留意该标志。
勘误和支持
在阅读本书的过程中有任何问题或者建议，可以关注公众号（binecy）与笔者交流。笔者十分感谢并重视您的反馈，会对您提出的问题、建议进行梳理与反馈，并在本书后续版本中及时做出勘误与更新。
致谢
感谢写作过程中身边朋友的支持，他们给予笔者很多的力量。
感谢Redis的作者antirez，优秀的Redis离不开antirez的辛勤付出，向他致敬。
感谢电子工业出版社博文视点的陈晓猛编辑，陈编辑专业的写作指导和出版组织工作，使得本书得以顺利出版。
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