目录
前言
1. 二进制位数组
1.1 位数组的表示
1.2 GETBIT 命令的实现
1.3 SETBIT 命令的实现
1.4 BITECOUNT 命令的实现
1.5 BITOP 命令的实现
2. 慢查询日志
2.1 慢查询记录的保存
2.2 慢查询日志的阅览与删除
2.3 添加新日志
3. 监视器
最后
参考资料:《Redis设计与实现 第二版》;
第三部分为独立功能的实现,主要由以下模块组成:发布订阅、事务、Lua 脚本、排序、二进制位数组、慢查询日志、监视器;
本篇将介绍 Redis 的二进制位数组、慢查询日志和监视器。Redis 提供了一些命令操作二进制位数组;通过 SLOWLOG 相关命令可以对慢查询日志进行操作;通过 MONITOR 命令可以进入监视器模式;
与本章相关的 Redis 命令总结在下篇文章,欢迎点击收藏,本篇将不再重复:
《Redis常用命令及示例总结(API)》:https://www.cnblogs.com/dlhjw/p/15639773.html
Redis 使用字符串对象来表示位数组,因为字符串对象使用的 SDS 是二进制安全的;
使用逆序保存位数组,下图实际为:1111 0000 1100 0011 1010 0101;
使用逆序保存位数组,可以直接在新扩展的二进制位中完成,不必改动位数组原来已有的二进制位;
![](https://img.laitimes.com/img/_0nNw4CM6IyYiwiM6ICdiwiIyVGduV2YfNWawNyZuBnLlJzY5I2MjJ2Y1EjM2QTYhFWMjRDN1gjY0IzMwADO0czLc52YucWbp5GZzNmLn9Gbi1yZtl2Lc9CX6MHc0RHaiojIsJye.png)
<code>GETBIT key offset</code> 命令;
1)计算 byte=offset / 8;<code>byte</code> 值表示位数组的哪个字节;
2)计算 bit=(offset mod 8)+1;<code>bit</code> 值表示在 <code>byte</code> 下标字节的第几个二进制位;
3)根据 byte 和 bit 的值定位 <code>offfset</code> 偏移量指定的二进制位;
4)向客户端返回二进制位的值;
<code>SETBIT key offset value</code> 命令;
1)计算 len=offset/8+1;<code>len</code> 值表示 <code>offset</code> 指定的二进制位至少需要多少字节;
2)根据 len 值进行扩展新空间,如果原位数组长度够则不扩展;
3)计算 byte=offset/8;<code>byte</code> 值表示位数组的哪个字节;
4)计算 bit=(offset mod 8)+1;<code>bit</code> 值表示在 <code>byte</code> 下标字节的第几个二进制位;
5)根据 byte 和 bit 的值定位 offfset 偏移量指定的二进制位 <code>oldvalue</code>,并修改;
6)向客户端返回二进制位 <code>oldvalue</code> 的值;
无扩展操作的 SETBIT 命令示例如下:
带扩展操作的 SETBIT 命令示例如下:
遍历算法:
遍历位数组中的每个二进制位,遇到 1 时将计数器值赠 1;
实现简单,效率低;
查表法:
对于长度有限的位数组而言,能表示的二进制位有限,而每种排列顺序的 1 的个数是确定的;
查表法是典型的空间换时间策略,节约时间越多,花费内存越大
受 CPU 缓存限制:创建表越大,能加载进缓存的内容越少,缓存不命中的情况越高,缓存的换入换出操作就越频繁,最终影响实际效率;
variable-precision SWAR 算法:
又称:计算汉明重量法;
一个处理 32 位长度位数的算法示例:
一个示例如下:
Redis 的实现:
BITCOUNT 命令使用查表法和 variable-precision SWAR 法两种;
查表法:使用键长为 8 位的表,记录 0000 0000 到 1111 1111 在内的二进制位的汉明重量;
variable-precision SWAR 法:每次循环中载入 128 个二进制位,调用 4 次 32 位的variable-precision SWAR 法计算 128 位二进制位的汉明重量;
程序根据未处理的二进制位的数量决定使用哪种算法:
未处理二进制位大于等于 128 位:variable-precision SWAR 法;
未处理二进制位小于 128 位:查表法;
算法的时间复杂度为:O(n),n 为输入二进制位的数量;
BITOP 命令的所有操作都是使用 C 语言内置的位操作来实现的;
BITOP 命令
C语言操作
说明
BITOP AND
&
逻辑与
BITOP OR
|
逻辑或
BITOP XOR
^
逻辑异或
BITOP NOT
~
逻辑非
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例子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:
<code>slowlog-log-slower-than</code> 选项:指定执行时间超过多少毫秒的命令请求会被记录到日志上;
<code>slowlog-max-len</code> 选项:指定服务器最多保存多少条慢查询日志。采用先进先出的方式;
使用 SLOWLOG 相关命令可以操作慢查询日志;
服务器状态中包含与慢查询日志功能相关的属性:
<code>slowlog</code> 链表结构如下:
<code>SLOWLOG GET [number]</code>;打印所有 slow log ,最大长度取决于 slowlog-max-len 选项的值;
<code>SLOWLOG LEN</code>;查看当前日志的数量。其值为 slowlog 链表的长度;
<code>SLOWLOG RESET</code>;清除所有慢查询日志;
每次执行命令的之前和之后,程序会记录微秒格式的当前 UNIX 时间戳,两个时间戳之间的差值就是服务器执行命令所消耗的时长;
新的慢查询日志会被添加到 slowlog 链表的表头,如果日志的数量超过 <code>slowlog-max-len</code> 选项的值,那么多出来的日志会被删除;
执行 MONITOR 命令,客户端可以将自己变为一个监视器,实时打印服务器当前处理的命令请求相关信息;
当一个客户端从普通客户端变为监视器时,该客户端的 <code>REDIS_MONITOR</code> 标识会被打开,该客户端会被添加到 <code>monitors</code> 链表的表尾;
所有监视器都记录在 <code>monitors</code> 链表里;
每次处理命令请求时,服务器会遍历 <code>monitors</code> 链表,将相关信息发送给监视器;
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