Redis 是一个键值对（key-value pair）数据库服务器， 服务器中的每个数据库都由一个 `redis.h/redisDb` 结构表示， 其中， `redisDb` 结构的`dict` 字典保存了数据库中的所有键值对， 我们将这个字典称为键空间（key space）： ~~~ typedef struct redisDb { // ... // 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对 dict *dict; // ... } redisDb; ~~~ 键空间和用户所见的数据库是直接对应的： * 键空间的键也就是数据库的键， 每个键都是一个字符串对象。 * 键空间的值也就是数据库的值， 每个值可以是字符串对象、列表对象、哈希表对象、集合对象和有序集合对象在内的任意一种 Redis 对象。 举个例子， 如果我们在空白的数据库中执行以下命令： ~~~ 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 ~~~ 那么在这些命令执行之后， 数据库的键空间将会是图 IMAGE_DB_EXAMPLE 所展示的样子： * `alphabet` 是一个列表键， 键的名字是一个包含字符串 `"alphabet"` 的字符串对象， 键的值则是一个包含三个元素的列表对象。 * `book` 是一个哈希表键， 键的名字是一个包含字符串 `"book"` 的字符串对象， 键的值则是一个包含三个键值对的哈希表对象。 * `message` 是一个字符串键， 键的名字是一个包含字符串 `"message"` 的字符串对象， 键的值则是一个包含字符串 `"hello world"` 的字符串对象。  因为数据库的键空间是一个字典， 所以所有针对数据库的操作 —— 比如添加一个键值对到数据库， 或者从数据库中删除一个键值对， 又或者在数据库中获取某个键值对， 等等， 实际上都是通过对键空间字典进行操作来实现的， 以下几个小节将分别介绍数据库的添加、删除、更新、取值等操作的实现原理。 ## 添加新键 添加一个新键值对到数据库， 实际上就是将一个新键值对添加到键空间字典里面， 其中键为字符串对象， 而值则为任意一种类型的 Redis 对象。 举个例子， 如果键空间当前的状态如图 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在执行以下命令之后： ~~~ redis> SET date "2013.12.1" OK ~~~ 键空间将添加一个新的键值对， 这个新键值对的键是一个包含字符串 `"date"` 的字符串对象， 而键值对的值则是一个包含字符串 `"2013.12.1"`的字符串对象， 如图 IMAGE_DB_AFTER_ADD_NEW_KEY 所示。  ## 删除键 删除数据库中的一个键， 实际上就是在键空间里面删除键所对应的键值对对象。 举个例子， 如果键空间当前的状态如图 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在执行以下命令之后： ~~~ redis> DEL book (integer) 1 ~~~ 键 `book` 以及它的值将从键空间中被删除， 如图 IMAGE_DB_AFTER_DEL 所示。  ## 更新键 对一个数据库键进行更新， 实际上就是对键空间里面键所对应的值对象进行更新， 根据值对象的类型不同， 更新的具体方法也会有所不同。 举个例子， 如果键空间当前的状态如图 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么在执行以下命令之后： ~~~ redis> SET message "blah blah" OK ~~~ 键 `message` 的值对象将从之前包含 `"hello world"` 字符串更新为包含 `"blah blah"` 字符串， 如图 IMAGE_DB_UPDATE_CAUSE_SET 所示。  再举个例子， 如果我们继续执行以下命令： ~~~ redis> HSET book page 320 (integer) 1 ~~~ 那么键空间中 `book` 键的值对象（一个哈希对象）将被更新， 新的键值对 `page` 和 `320` 会被添加到值对象里面， 如图 IMAGE_UPDATE_BY_HSET 所示。  ## 对键取值 对一个数据库键进行取值， 实际上就是在键空间中取出键所对应的值对象， 根据值对象的类型不同， 具体的取值方法也会有所不同。 举个例子， 如果键空间当前的状态如图 IMAGE_DB_EXAMPLE 所示， 那么当执行以下命令时： ~~~ redis> GET message "hello world" ~~~ GET 命令将首先在键空间中查找键 `message` ， 找到键之后接着取得该键所对应的字符串对象值， 之后再返回值对象所包含的字符串 `"helloworld"` ， 取值过程如图 IMAGE_FETCH_VALUE_VIA_GET 所示。  再举一个例子， 当执行以下命令时： ~~~ redis> LRANGE alphabet 0 -1 1) "a" 2) "b" 3) "c" ~~~ LRANGE 命令将首先在键空间中查找键 `alphabet` ， 找到键之后接着取得该键所对应的列表对象值， 之后再返回列表对象中包含的三个字符串对象的值， 取值过程如图 IMAGE_FETCH_VALUE_VIA_LRANGE 所示。  ## 其他键空间操作 除了上面列出的添加、删除、更新、取值操作之外， 还有很多针对数据库本身的 Redis 命令， 也是通过对键空间进行处理来完成的。 比如说， 用于清空整个数据库的 FLUSHDB 命令， 就是通过删除键空间中的所有键值对来实现的。 又比如说， 用于随机返回数据库中某个键的 RANDOMKEY 命令， 就是通过在键空间中随机返回一个键来实现的。 另外， 用于返回数据库键数量的 DBSIZE 命令， 就是通过返回键空间中包含键值对的数量来实现的。 类似的命令还有 EXISTS 、 RENAME 、 KEYS ， 等等， 这些命令都是通过对键空间进行操作来实现的。 ## 读写键空间时的维护操作 当使用 Redis 命令对数据库进行读写时， 服务器不仅会对键空间执行指定的读写操作， 还会执行一些额外的维护操作， 其中包括： * 在读取一个键之后（读操作和写操作都要对键进行读取）， 服务器会根据键是否存在， 以此来更新服务器的键空间命中（hit）次数或键空间不命中（miss）次数， 这两个值可以在 INFO stats 命令的 `keyspace_hits` 属性和 `keyspace_misses` 属性中查看。 * 在读取一个键之后， 服务器会更新键的 LRU （最后一次使用）时间， 这个值可以用于计算键的闲置时间， 使用命令 OBJECT idletime  命令可以查看键 `key` 的闲置时间。 * 如果服务器在读取一个键时， 发现该键已经过期， 那么服务器会先删除这个过期键， 然后才执行余下的其他操作， 本章稍后对过期键的讨论会详细说明这一点。 * 如果有客户端使用 WATCH 命令监视了某个键， 那么服务器在对被监视的键进行修改之后， 会将这个键标记为脏（dirty）， 从而让事务程序注意到这个键已经被修改过， 《事务》一章会详细说明这一点。 * 服务器每次修改一个键之后， 都会对脏（dirty）键计数器的值增一， 这个计数器会触发服务器的持久化以及复制操作执行， 《RDB 持久化》、《AOF 持久化》和《复制》这三章都会说到这一点。 * 如果服务器开启了数据库通知功能， 那么在对键进行修改之后， 服务器将按配置发送相应的数据库通知， 本章稍后讨论数据库通知功能的实现时会详细说明这一点。