memcached学习笔记——存储命令源码分析下篇

上一篇回顾:《memcached学习笔记——存储命令源码分析上篇》通过分析memcached的存储命令源码的过程，了解了memcached如何解析文本命令和mencached的内存管理机制。

本文是延续上一篇，继续分析存储命令的源码。接上一篇内存分配成功后，本文主要讲解：1、memcached存储方式；2、add和set命令的区别。

memcached存储方式

哈希表(HashTable)

哈希表在实践中使用的非常广泛，例如编译器通常会维护的一个符号表来保存标记，很多高级语言中也显式的支持哈希表。 哈希表通常提供查找(Search)，插入(Insert)，删除(Delete)等操作，这些操作在最坏的情况下和链表的性能一样为O(n)。 不过通常并不会这么坏，合理设计的哈希算法能有效的避免这类情况，通常哈希表的这些操作时间复杂度为O(1)。 这也是它被钟爱的原因。

memcached是通过一个HashTable来存储所有的item（注：memcached的slab模型是管理内存的，HashTable是用来存储数据的），memcached中HashTable的哈希冲突解决方法就是链接法，memcached的如此高效查询可以归功于HashTable。

memcached的HashTable是声明和操作在assoc.c文件中，下面我们先看看memcached的HashTable声明和相关操作定义

 /* primary_hashtable是主要的HashTable */
 static item** primary_hashtable = ;

 /* 如果memcached对HashTable进行扩展，那么旧的数据就会被存放在old_hashtable */
 static item** old_hashtable = ;

 /* HashTable中保存item的数量 */
 static unsigned int hash_items = ;

 /* expanding是标记HashTable是否进行了扩展，如果进行了扩展，那么进行查询的时候就会在primary_hashtable和old_hashtable中查询，否则只会在primary_hashtable中查询 */
 static bool expanding = false;

 /* HashTable初始化函数 */
 void assoc_init(const int hashpower_init);
 /* HashTable查询操作 */
 item *assoc_find(const char *key, const size_t nkey, const uint32_t hv);
 /* HashTable插入操作 */
 int assoc_insert(item *item, const uint32_t hv);
 /* HashTable删除操作 */
 void assoc_delete(const char *key, const size_t nkey, const uint32_t hv);

memcached内存分配成功后，返回新item，接着把这item保存到HashTable中，complete_nread_ascii > store_item > do_store_item

在complete_nread_ascii（memcached.c）中store_item（thread.c）根据返回的结果，向客户端返回本次命令的最终结果

 static void complete_nread_ascii(conn *c) {
     assert(c != NULL);

     item *it = c->item;
     int comm = c->cmd;
     enum store_item_type ret;

     pthread_mutex_lock(&c->thread->stats.mutex);
     c->thread->stats.slab_stats[it->slabs_clsid].set_cmds++;
     pthread_mutex_unlock(&c->thread->stats.mutex);

     if (strncmp(ITEM_data(it) + it->nbytes - , "\r\n", ) != ) {
         out_string(c, "CLIENT_ERROR bad data chunk");
     } else {
       ret = store_item(it, comm, c);  // memcached存储item操作

     //........

       switch (ret) {
       case STORED:
           out_string(c, "STORED");       // 存储成功后客户端得到的结果
           break;
       case EXISTS:
           out_string(c, "EXISTS");
           break;
       case NOT_FOUND:
           out_string(c, "NOT_FOUND");
           break;
       case NOT_STORED:
           out_string(c, "NOT_STORED");  // 我们通过add存储一个已经存在的key的时候会得到这样的结果
           break;
       default:
           out_string(c, "SERVER_ERROR Unhandled storage type.");
       }

     }

     //.........
 }

store_item（thread.c）

 enum store_item_type store_item(item *item, int comm, conn* c) {
     enum store_item_type ret;
     uint32_t hv;

     // memcached根据hash算法计算出当前item的key的hash值hv
     hv = hash(ITEM_key(item), item->nkey, );

     item_lock(hv);
     // memcached存储item的核心操作
     ret = do_store_item(item, comm, c, hv);
     item_unlock(hv);
     return ret;
 }

do_store_item（memcached.c）

 enum store_item_type do_store_item(item *it, int comm, conn *c, const uint32_t hv) {                                        //comm 是命令
     char *key = ITEM_key(it);

     // 通过key和hv哈希值查询HashTable（assoc_find，后面会讲解）中是否已经存在对应的item
     item *old_it = do_item_get(key, it->nkey, hv);

     // 存储的结果，初始值是NOT_STORED
     enum store_item_type stored = NOT_STORED;

     item *new_it = NULL;
     int flags;

     if (old_it != NULL && comm == NREAD_ADD) {
         /* add only adds a nonexistent item, but promote to head of LRU */
         // 数据项不为空, 更新时间
         // 如果调用的是add命令并且，之前已经存在了相应的key的，那么就只是修改使用时间，stored的值还是NOT_STORED，
         // 所以调用add来添加已经存在的项，会得到NOT_STORED的结果，key对应的value没有改变，在complete_nread输出信息
         do_item_update(old_it);

     } else if (!old_it && (comm == NREAD_REPLACE
         || comm == NREAD_APPEND || comm == NREAD_PREPEND))
     {

         // ..........

     } else if (comm == NREAD_CAS) {

         // ............

     } else {
         // old_it为空，并且comm为add、set、replace、append；或者old_it不为空，并且comm为set、replace、append
         /*
          * Append - combine new and old record into single one. Here it's
          * atomic and thread-safe.
          */
         if (comm == NREAD_APPEND || comm == NREAD_PREPEND) {

             // ..........

         }

         // 存储的结果，初始值是NOT_STORED
         if (stored == NOT_STORED) {
             if (old_it != NULL)
                 item_replace(old_it, it, hv);    // old_it不为空，并且命令为set：在HashTable中用新的item it替换旧的item old_it
             else
                 do_item_link(it, hv);      // old_it为空，并且命令为add、set：那么就把item it插入到HashTable中

             c->cas = ITEM_get_cas(it);

             stored = STORED;   // 修改存储的结果
         }
     }// end if

     // .........

     return stored;
 }

最后我们看看assoc_find函数，HashTable的查询操作

 item *assoc_find(const char *key, const size_t nkey, const uint32_t hv) {
     item *it;
     unsigned int oldbucket;

     // 正如我们上面：expanding是标记HashTable是否进行了扩展，如果进行了扩展，那么进行查询的时候就会在primary_hashtable和old_hashtable中查询，否则只会在primary_hashtable中查询
     // 这里通过key和hv哈希值，先定位item所在链表
     if (expanding &&
         (oldbucket = (hv & hashmask(hashpower - ))) >= expand_bucket)
     {
         it = old_hashtable[oldbucket];
     } else {
         it = primary_hashtable[hv & hashmask(hashpower)];
     }

     item *ret = NULL;
     int depth = ;
     // 遍历上面找到的链表it，从it中查询key对应的item
     // 返回找到的item ret，否则就返回NULL
     while (it) {
         if ((nkey == it->nkey) && (memcmp(key, ITEM_key(it), nkey) == )) {
             ret = it;
             break;
         }
         it = it->h_next;
         ++depth;
     }
     MEMCACHED_ASSOC_FIND(key, nkey, depth);
     return ret;
 }

add和set命令的区别

从do_store_item函数中可以看出，1）如果是add命令，但是key对应的value已经存在，那么只是更新key的最近使用时间，value没有被新的value覆盖，返回NOT_STORED的结果；2）如果是add命令，第一次存储，那么value就会添加到HashTable中，返回STORED结果；3）如果是set命令，无论key对应的value是否已经存在，最后新的value会插入到HashTable中，返回STORED结果

最后，感谢各位在大冷天的看完小弟拙文，谢谢！

(完)

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