玩一把redis源码(一):为redis添加自己的列表类型

导读

作者:郭江伟,MySQL学员

目测本文有续集哦,欢迎大家持续关注~

2019年第一篇文档,为2019年做个良好的开端,本文档通过step by step的方式向读者展示如何为redis添加一个数据类型,阅读本文档后读者对redis源码的执行逻辑会有比较清晰的认识,并且可以深入理解redis 源码中关于链表数据结构的使用,写这篇文档作者获益良多,阅读系统软件源码的兴趣也大大提高。

同时也再次感受到良好的基础是深入学习的前提。特别强调本文档仅用于学习,并非是要修改redis源码。 建议读者阅读本文档时实际动手敲一下代码,然后翻阅下redis源码,debug下redis

本文档分为三大部分:

  • 环境介绍与效果演示

  • redis接收命令到返回数据的执行逻辑

  • 代码实现

文档的重点和难点在第三部分,完全阅读本文档需要读者具备基本的c语言和数据结构知识。

环境介绍和效果演示

环境介绍

redis版本为5.0.3 64 bit
操作系统版本为Ubuntu 18.10 64bit
源码可以用gedit查看 gdb调试
ide 可以用eclipse+CDT

效果演示

本案例实现了一个链表,对应redis的list数据类型,对链表的操作实现了插入、设置某个节点的值、新建节点、获取一定范围内的节点、获取列表长度等.下面表格列出具体实现的命令与对应的redis原生命令

实现命令 redis原生命令 命令含义
myrpush rpush 从尾部插入链表
mylrange lrange 获取范围内值
myrpop rpop 从右侧弹出值
myllen llen 获取list长度
mylset lset 设置某个节点值
myinsert linsert 在指定位置插入值
mylindex lindex 获取指定位置值

实现命令演示:

127.0.0.1:6379> myrpush mygjw gjw0(integer) 
1127.0.0.1:6379> myrpush mygjw gjw1 (integer) 2
127.0.0.1:6379> myrpush mygjw gjw2 (integer) 3
127.0.0.1:6379> mylrange 0 -1
(error) ERR wrong number of arguments for 'mylrange' command
127.0.0.1:6379> mylrange mygjw 0 -1
1
) "gjw0"
2) "gjw1"
3) "gjw2"
127.0.0.1:6379> myrpop mygjw
"gjw2"
127.0.0.1:6379> mylrange mygjw 0 -1
1
) "gjw0"
2) "gjw1"
127.0.0.1:6379> myllen mygjw (integer) 2
127.0.0.1:6379> mylset mygjw 0 gjw00
OK127.0.0.1:6379> mylset mygjw 1 gjw01 OK127.0.0.1:6379> mylrange mygjw 0 -1
1
) "gjw00"
2) "gjw01"
127.0.0.1:6379> mylinsert mygjw 0 gjw0
(integer) 3
127.0.0.1:6379> mylinsert mygjw 1 gjw1 (integer) 4
127.0.0.1:6379> mylrange mygjw 0 -1
1
) "gjw0"
2) "gjw1"
3) "gjw00"
4) "gjw01"
127.0.0.1:6379> mylindex mygjw 0
"gjw0"
127.0.0.1:6379> mylindex mygjw 1
"gjw1"

redis接收命令到返回数据的执行逻辑

此部分只选择与本文档相关部分做简单介绍,实际命令执行涉及到保存文件、主备同步、集群分发等等会复杂很多。下面从server.c文件的processCommand函数开始。

640?wx_fmt=png


下面以myrpush命令执行的时序图来说明具体调用的函数及其所在的文件,其他命令执行方式都类似.图中方框中字符串是文件名,所有关于list类型的命令处理函数都在文件t_list.c中,其他类型的命令处理函数需要找找对应的源文件,redis命令非常规范,找起来不难。

640?wx_fmt=png


代码实现与redis源码阅读

代码实现

1.添加自己的源文件和头文件
mylinkedlist.h、mylinkedlist.h
mylist类型采用双向链表数据结构,数据域采用了哑型指针,方便插入任何类型数据,为了方便代码仅仅实现了char型,node 结构体有个size属性用来存储数据域占用的字节数。

此部分比redis源码实现简单很多,但是如果能看懂这部分代码,也应该可以比较容易的看懂redis源码。redis中list类型数据域是ziplist,默认情况下数据域最大8k字节,ziplist有自己的数据结构,这里列出redis 列表类型处理的相关源文件:quicklist.h、quicklist.c、ziplist.h、ziplist.c
头文件内容如下:

/*
 * mylineklist.h
 *
 *  Created on: Dec 29, 2018
 *      Author: gjw
 */typedef void * ADT;
typedef const void * CADT;
typedef int (*LIDESTROY) (ADT e);
typedef void (*LITRVAVEL) (ADT e);
struct NODE;
typedef struct NODE * PNODE;
typedef struct MylinkedListS MylinkedList;
typedef   MylinkedList * MYLINKEDLIST;
MYLINKEDLIST MyCreateList();
void MyAppend(MYLINKEDLIST list,ADT data,int len);
int MyInsert(MYLINKEDLIST list,ADT data,unsigned int pos,int len);
void MyDelete(MYLINKEDLIST list,unsigned int pos,LIDESTROY destroy);
ADT Myrpop(MYLINKEDLIST list,int * sz);
int Mylset(MYLINKEDLIST list, ADT data, unsigned int pos,int len);
void MyClear(MYLINKEDLIST list,LIDESTROY destroy);
int MyLength(MYLINKEDLIST list);
PNODE MyIndex(MYLINKEDLIST list,unsigned int index);
void MyTraverse(MYLINKEDLIST list,LITRVAVEL litravel);
int MyIsEmpty(MYLINKEDLIST list);
PNODE MyNext(PNODE node);
void getData(PNODE n,char ** data,int * sz);

在本例中并非所有的声明函数都已实现,仅仅实现了上面演示的几个命令,源文件内容如下:

/*
 * mylinkedlist.c
 *
 *  Created on: Dec 29, 2018
 *      Author: gjw
 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "mylinkedlist.h"
struct NODE { ADT data;
       int size; PNODE next; PNODE previous; } ; typedef struct NODE NODE; struct MylinkedListS { unsigned int len; PNODE head, tail; }; MylinkedList* MyCreateList() { MylinkedList* list = (MylinkedList*) malloc(sizeof(MylinkedList)); PNODE head = (NODE *) malloc(sizeof(NODE)); PNODE tail = (NODE *) malloc(sizeof(NODE));
       list->head = head;
       list->tail = tail;
       list->tail->next=NULL;
       list->tail->previous=NULL;
       list->head->next=NULL;
       list->head->previous=NULL;
       list->len=0; printf("init a list");
       return list; } void MyAppend(MYLINKEDLIST list, ADT data,int len) {
       if (list->head->next == NULL) { MyInsert(list, data, 0,len);
               return; } printf("->"); PNODE ctail = (NODE *) malloc(sizeof(NODE)); ctail->data=(char *)malloc(len); memcpy(ctail->data,data,len); ctail->size=len; ctail->next=NULL; ctail->previous=list->tail->next;
       list->tail->next->next = ctail;
       list->tail->next = ctail;
       list->len = list->len + 1; }
int MyInsert(MYLINKEDLIST list, ADT data, unsigned int pos,int len) {
if ( pos > list->len) return 0; printf("insert success!\n"); PNODE node = list->head;
for (unsigned int i = 0; i < pos; i++) { node = node->next; } PNODE newNode = (NODE *) malloc(sizeof(NODE)); newNode->data=(char *)malloc(len); memcpy(newNode->data,data,len); newNode->size=len; newNode->next = node->next; newNode->previous=node; if(node->next){ newNode->next->previous=newNode; } node->next = newNode;
       list->tail->next=newNode;
       list->len = list->len + 1;
       return 1; } ADT  Myrpop(MYLINKEDLIST list,int * sz){ PNODE tail=list->tail->next;
       if(list->len==0){
       return NULL; } ADT data=tail->data; *sz=tail->size; list->tail->next=tail->previous; tail->previous->next=NULL;
       list->len=list->len-1; free(tail);
       return data; }int MyLength(MYLINKEDLIST list) {
       return list->len; }
int MyIsEmpty(MYLINKEDLIST list) {
       return !list->len; } void getData(PNODE n,char ** data,int * sz) { *data=n->data; *sz=n->size; } PNODE MyNext(PNODE node) {
       return node->next; } PNODE MyIndex(MYLINKEDLIST list,unsigned int index){ PNODE n=list->head->next;  
       if(index>=list->len){  
           return NULL;           }  
       for(int i=0;i<index;i++){   n=n->next;   }  
       return n; }
int Mylset(MYLINKEDLIST list, ADT data, unsigned int pos,int len) { PNODE node=list->head->next;
if(list->len==0){ MyInsert(list,data,pos,len);
return 1; }
if(pos>=list->len){
return 0; }  for(int i=0;i<pos;i++){  node=node->next;  }  realloc(node->data,len);  node->size=len;  memcpy(node->data,data,len);  
return 1; }

2.修改server.h主要是声明自己的类型,添加自定义类型的命令处理函数,加入自定义头文件,添加以下内容 :

server.h  
#include "mylinkedlist.h"  /* mylist ,guojiagnwei add */
#define MYOBJ_LIST 11      /* MYList object. */
void myrpushCommand(client *c);
void mylrangeCommand(client *c);
void myrpopCommand(client *c);
void myllenCommand(client *c);
void mylsetCommand(client *c);
void mylinsertCommand(client *c);
void mylindexCommand(client *c);
robj *createMylistObject(void);

3.修改object.c 此文件主要用来操作redis object,添加以下内容

robj *createMylistObject(void) {
	MylinkedList*  l = MyCreateList();	//quicklist *l = quicklistCreate();
    robj *o = createObject(MYOBJ_LIST,l);
    o->encoding = OBJ_ENCODING_QUICKLIST;   
   return o; }

4.修改 t_list.c文件,实现server.h中声明的命令处理函数

//added by guojiangweivoid myrpushCommand(client *c){
    int j, pushed = 0;    
robj *lobj = lookupKeyWrite(c->db,c->argv[1]);    
for (j = 2; j < c->argc; j++) {        
   if (!lobj) {            lobj = createMylistObject();          
           dbAdd(c->db,c->argv[1],lobj);        }        MyAppend(lobj->ptr,c->argv[j]->ptr,sdslen(c->argv[j]->ptr));        pushed++;    }    
       addReplyLongLong(c, MyLength(lobj->ptr));    if (pushed) {        char *event = "rpush";        
       signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);      
       notifyKeyspaceEvent(1,event,c->argv[1],c->db->id);    }    server.dirty += pushed; } void mylrangeCommand(client *c){    robj *o;    long start, end, llen, rangelen;    char * data;    int  sz;    
    if ((getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[2], &start, NULL) != C_OK) ||        (getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[3], &end, NULL) != C_OK)) return;    
    if ((o = lookupKeyReadOrReply(c,c->argv[1],shared.emptymultibulk)) == NULL         || checkType(c,o,MYOBJ_LIST)) return;    
   llen = MyLength(o->ptr);    /* convert negative indexes */    if (start < 0) start = llen+start;    
   if (end < 0) end = llen+end;    
   if (start < 0) start = 0;    
   /* Invariant: start >= 0, so this test will be true when end < 0.     * The range is empty when start > end or start >= length. */    if (start > end || start >= llen) {        addReply(c,shared.emptymultibulk);        return;    }    if (end >= llen) end = llen-1;    rangelen = (end-start)+1;    /* Return the result in form of a multi-bulk reply */    addReplyMultiBulkLen(c,rangelen);    
   if (o->encoding == OBJ_ENCODING_QUICKLIST) {     PNODE n = MyIndex(o->ptr, start);        
   while(rangelen--) {         getData( n,&data,&sz);         addReplyBulkCBuffer(c,data,sz);            n=MyNext(n);        }    } else {        serverPanic("List encoding is not QUICKLIST!");    } } void myrpopCommand(client *c){    
   robj *o = lookupKeyWriteOrReply(c,c->argv[1],shared.nullbulk);    int sz;    
   if (o == NULL || checkType(c,o,MYOBJ_LIST)) return;    
   char * data=Myrpop(o->ptr,&sz);    robj *value = createStringObject(data,sz);    free(data);    if (value == NULL) {        addReply(c,shared.nullbulk);    } else {        char *event = "rpop";        addReplyBulk(c,value);        decrRefCount(value);      
       notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_LIST,event,c->argv[1],c->db->id);        
       if (listTypeLength(o) == 0) {            notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC,"del", c->argv[1],c->db->id);            
       dbDelete(c->db,c->argv[1]);        }        signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);        server.dirty++;    } } void myllenCommand(client *c){    
       robj *o = lookupKeyReadOrReply(c,c->argv[1],shared.czero);    
       if (o == NULL || checkType(c,o,MYOBJ_LIST)) return;    
       addReplyLongLong(c,MyLength(o->ptr)); } void mylsetCommand(client *c){    
       robj *o = lookupKeyWriteOrReply(c,c->argv[1],shared.nokeyerr);    
       if (o == NULL || checkType(c,o,MYOBJ_LIST)) return;        long index;  
        robj *value = c->argv[3];    
       if ((getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[2], &index, NULL) != C_OK))        return;    
       if (o->encoding == OBJ_ENCODING_QUICKLIST) {     MYLINKEDLIST ql = o->ptr;        
       int replaced = Mylset(ql,value->ptr, index,sdslen(value->ptr));        
       if (!replaced) {            addReply(c,shared.outofrangeerr);        } else {            addReply(c,shared.ok);            
       signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);            
       notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_LIST,"lset",c->argv[1],c->db->id);            server.dirty++;        }    } else {        serverPanic("Unknown list encoding");    } } void mylinsertCommand(client *c){    long index;    robj *subject;    int inserted = 0;    
       if ((getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[2], &index, NULL) != C_OK)){     addReply(c,shared.syntaxerr);     return;    }    
       if ((subject = lookupKeyWriteOrReply(c,c->argv[1],shared.czero)) == NULL ||        checkType(c,subject,MYOBJ_LIST)) return;    
       inserted=MyInsert(subject->ptr,c->argv[3]->ptr,index,sdslen(c->argv[3]->ptr));    
       if (inserted) {      
        signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);        notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_LIST,"linsert", c->argv[1],c->db->id);        server.dirty++;    } else {        /* Notify client of a failed insert */        addReply(c,shared.cnegone);        return;    }    addReplyLongLong(c,MyLength(subject->ptr)); } void mylindexCommand(client *c){ long index; int size;
        robj *o = lookupKeyWriteOrReply(c,c->argv[1],shared.nokeyerr);
        if (o == NULL || checkType(c,o,MYOBJ_LIST)) return;    
        if ((getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[2], &index, NULL) != C_OK))        return;    PNODE n=MyIndex(o->ptr,index);    
        if(n==NULL){     addReply(c,shared.nullbulk);     return;    }    char *data; getData( n,&data,&size);    
    if (o->encoding == OBJ_ENCODING_QUICKLIST) {          
     if (data) {               robj *value=createStringObject(data,size);               addReplyBulk(c,value);               decrRefCount(value);           } else {               addReply(c,shared.nullbulk);           }       } else {           serverPanic("Unknown list encoding");       } }

5.修改server.c 文件,在变量struct redisCommand redisCommandTable[] 中添加自定义类型命令字符串与命令处理函数映射

{"myrpush",myrpushCommand,-3,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"mylrange",mylrangeCommand,4,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"myrpop",myrpopCommand,2,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"myllen",myllenCommand,2,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"mylset",mylsetCommand,4,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"mylinsert",mylinsertCommand,4,"wmF",0,NULL,1,1,1,0,0},
	{"mylindex",mylindexCommand,3,"r",0,NULL,1,1,1,0,0},

另外还需要编辑下make文件,比较简单这里不单独列出。

redis源码阅读

代码实现部分列出了需要修改的文件和修改的内容,redis源码设计的非常好,命名非常规范,如果读者按照文档所列进行了操作,对redis 源码结构和程序逻辑应该有了一个大致的认识,作者本来打算详细写下redis list类型的源码实现,但是想了想,水平有限,很难做到严谨与通俗,推荐大家看看《redis 设计与实现》这本书吧。个人觉得看源码最主要的是自己修改和不断的debug。


  

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