书籍摘要

一、书籍概述

《Build Your Own Redis with C/C++》是一本面向软件开发者的实用指南，通过逐步构建一个类似 Redis 的服务器，帮助读者深入理解网络编程和数据结构的实现与应用。本书以 C/C++ 语言为基础，从基础的网络编程知识入手，逐步深入到复杂的数据结构和并发处理机制，最终实现一个功能完备的简易 Redis 服务器。

二、主要内容

第一部分：基础知识

• 第 1 章：引言
  介绍了本书的目标和学习方法。作者强调了从零开始构建项目的重要性，认为这种方式能够帮助开发者更深入地理解核心概念，并逐步掌握复杂系统的构建过程。
• 第 2 章：套接字编程基础
  详细讲解了 Linux 系统调用在套接字编程中的应用，包括 socket()、bind()、listen()、accept() 等基础操作，为后续实现服务器和客户端通信奠定了基础。

第二部分：实现基础功能

• 第 3 章：Hello Server/Client
  通过实现一个简单的服务器和客户端程序，展示了如何处理基本的 TCP 连接和数据传输。服务器能够接收客户端的连接请求，读取消息并回复。
• 第 4 章：协议解析
  介绍了如何设计和解析简单的协议，以便服务器能够处理多个请求。协议采用 4 字节的长度字段和可变长度的请求体，通过这种方式可以有效地分隔不同的请求。

第三部分：并发与事件驱动

• 第 5 章：事件循环与非阻塞 I/O
  讲解了事件循环的概念及其在处理并发连接中的应用。通过 poll() 系统调用，服务器能够同时处理多个客户端连接，而无需为每个连接创建单独的线程或进程。
• 第 6 章：事件循环实现
  通过完整的 C++ 代码实现了一个基于事件循环的回声服务器。详细介绍了如何管理客户端连接、读取和写入数据，并处理连接关闭等情况。

第四部分：数据结构与功能扩展

• 第 7 章：基本服务器命令实现
  在事件循环的基础上，实现了 get、set 和 del 等基本命令。通过简单的哈希表结构存储键值对数据。
• 第 8 章：哈希表数据结构
  详细介绍了哈希表的实现，包括链式哈希表的设计、动态扩容机制以及渐进式扩容策略，以避免在扩容时阻塞服务器。
• 第 9 章：数据序列化
  为了支持更复杂的数据类型（如列表、整数等），本章介绍了数据序列化的方法，并扩展了服务器的响应格式。

第五部分：高级功能

• 第 10 章：AVL 树的实现与测试
  AVL 树是一种自平衡二叉树，适用于实现有序数据结构。本章详细介绍了 AVL 树的插入、删除和平衡调整操作，并提供了完整的测试代码。
• 第 11 章：AVL 树与有序集合
  基于 AVL 树实现了有序集合（Sorted Set），支持按分数排序和按名称查询等功能。通过结合哈希表和 AVL 树，实现了高效的范围查询和排名查询。
• 第 12 章：事件循环与定时器
  介绍了如何在服务器中实现定时器功能，用于处理超时和空闲连接。通过维护一个定时器列表，服务器能够在适当的时间关闭空闲连接或执行其他定时任务。
• 第 13 章：堆数据结构与 TTL
  为了支持键值对的过期时间（TTL），本章引入了堆数据结构。堆用于高效地管理定时器，支持动态调整过期时间和删除过期键。
• 第 14 章：线程池与异步任务
  为了解决大型数据结构删除时阻塞主线程的问题，本章引入了线程池。线程池可以异步执行耗时任务，从而提高服务器的响应速度和性能。

三、总结

《Build Your Own Redis with C/C++》通过从零开始构建一个 Redis 类似的服务器，帮助读者深入理解网络编程、数据结构和并发处理的核心概念。本书不仅提供了详细的实现代码，还通过逐步讲解和实践，让读者能够掌握复杂系统的构建过程。通过学习本书，读者可以提升自己的编程能力，并为开发高性能的网络应用打下坚实的基础。