在使用数据库进行业务开发时，常常提到“事务”这一概念。这里的事务指的是对数据库的一组读写操作，并且这一系列操作需要具有 ACID 特性。

事务特性

ACID 由 Atomicity（原子性）、Consistency（一致性）、Isolation（隔离性）、Durability（持久性）四种特性组成。

Atomicity（原子性）：构成事务的一组读写操作要么全部成功，要么全部失败。在成功提交时，数据修改落到数据库中，事务中的操作全部成功。当出现失败时，事务回滚将所有数据恢复到执行前的状态，所有操作全部失败。

Consistency（一致性）：在数据库执行后，无论成功还是失败，数据库的完整性不会被破坏。数据库中的数据持续满足数据定义给出的要求。

Isolation（隔离性）：在多个事务并发执行时，他们之间的干扰要满足一定的要求。这些不同的要求构成了不同的隔离级别。隔离级别包括：读未提交、读已提交、可重复读、可串行化。

Durability（持久性）：在事务成功提交后，即使数据库管理系统发生故障，在恢复运行后，事务中提交的修改也不会丢失。

曾经编写过一篇关于 Rust 异步的文章，以非常肤浅的视角对 Rust 的异步原理进行了描述。现在将 Tokio 官方教程的其中一篇进行翻译，其中非常深入地讲解了 Rust 异步的原理。
原文链接：https://tokio.rs/tokio/tutorial/async
文章内容：
至此，我们已经完成了对异步 Rust 和 Tokio 的相当全面的介绍。现在我们将深入研究 Rust 的异步运行时模型。在本教程的一开始，我们暗示异步 Rust 采用了一种独特的方法。现在，我们来解释一下这意味着什么。

根据 Slint 提供的 memory 示例程序学习 Slint GUI 编程。

命令模块接收服务端库从客户端连接中读取的帧结构，尝试按照 Redis 支持的命令格式进行解析，从而得到 Redis 命令。成功解析得到命令后，按照 Redis 命令的语义执行动作，读写存储模块并向连接中写入帧结构作为命令的响应。

命令枚举及命令上的通用动作

在 mini-redis 项目中，实现了 Redis 的 Get、Set 等几项命令。这些命令接收不同的参数，具有不同的语义，具体的实现上也有不同。所以将支持的命令定义为枚举类型，执行命令时根据命令枚举分发到不同的类型上。但为了使用上的简便性，将这些不同命令调用包装为统一的对外接口。

与许多网络协议一样，Redis客户端和服务器端之间的通信可以使用帧结构作为基本的构成指令。mini-redis中命令模块在命令解析时就是从帧结构出发。本篇就对帧的解析进行分析和实现。

Redis客户端与服务端之间的通信，整体上属于请求-响应模型，但是引入了流水线、推送等一些特例情况。在Redis的请求和响应中具有一些固定的形态。在请求中，命令总是表示为批量字符串的的数组，响应则可以是帧结构中的各种类型。每种类型消息的第一个字节总是用来标识消息的类型。\r\n 作为协议中的终止符，用于划分不同部分。

下面是一些消息的格式或示例，在文章的后半部分需要对这些命令进行解析并封装为 Rust 中的数据结构。

1
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6

+OK\r\n
-Error message\r\n
:[<+|->]<value>\r\n
$<length>\r\n<data>\r\n
_\r\n
*<number-of-elements>\r\n<element-1>...<element-n>

这些消息代表的类型分别为简单字符串、错误、整型、批量字符串、Null、数组。在 mini-redis 支持的几个命令中，利用这些帧结构即可实现支持的几个命令。

概述篇对mini-redis的模块结构进行了介绍，并构建了具有日志能力的基本项目结构。存储篇将对mini-redis的数据存储进行分析，并在存储上实现其需要对外提供的功能。

提供的功能

在分析存储模块的实现前，我们首先对存储模块所需提供的功能进行分析。mini-redis 在整体上提供了两套功能，带有过期能力的KV存储、发布-订阅功能。

在KV存储方面，需要提供根据键获取值的 get 功能和提供键、值以及可选的有效期的 set 功能。同时，需要在请求-响应之外提供按照过期时间清理过期数据的能力。

在发布-订阅方面，需要提供 subscribe 功能用于订阅特定通道，从而在给定的通道上发布消息时进行接收；还需要提供 publish 功能用于向给定的通道上发布消息。

由于不同客户端的处理任务需要共享相同的存储，存储模块需要能够在不同任务间共享，并保证线程安全。

mini-redis 是一个 Tokio 编程示例性质的项目，其中演示了一些 Tokio 异步编程模式。在进行网络编程时，我们可以参考这些示例使用这些模式。下面我们对 mini-redis 的源码进行分析，并学习其中的异步网络编程模式。并在充分理解的基础上对其进行重新实现。

我们将仓库的实现层次整体绘制为下图所示的架构图。

窗口函数是一种在关系型数据库中执行聚合、排序和分析操作的强大工具。它们在处理查询结果时提供了更多灵活性和控制力，使得可以在特定数据集的子集上执行计算，而不会改变查询结果的行数。

窗口函数语法

窗口函数应用于SELECT子句，语法结构如下：

1
2
3
4

window_function (expression) OVER (
   [ PARTITION BY part_list ]
   [ ORDER BY order_list ]
   [ { ROWS | RANGE } BETWEEN frame_start AND frame_end ] )

在C++编程中，可以通过 new/delete 或 new[]/delete[] 在堆上进行内存分配和释放。Linux环境下，这些操作中的内存分配和释放往往由glibc中的 malloc()/free() 函数实现。在C编程中，更是直接通过 malloc()/free() 来进行堆上内存的分配和释放。

malloc作为操作系统和应用程序的中间层，向操作系统申请大块内存，按需求将其划分为小块内存分配到应用程序。在应用程序释放内存后，在整块内存可用时返回给操作系统。

这里我们对glibc中的malloc原理进行分析，以便分析其性能等特征。

网络编程中，对多个连接的并发处理是一个非常常见的需求。

要并发处理多个连接，最简单的思路就是使用OS线程，每个线程处理一个连接。这样每个控制流只处理一个连接上的数据收发，与大多数人的思维模式匹配，因此编写起来最容易，心智负担最低。但这种模式需要大量OS线程，消耗大量的系统资源，因此限制了这种模型的并发处理能力。

基于事件驱动编程则采用另一种思路，将连接的处理流程打乱，基于连接上发生的事件及存储的状态判断所需的处理逻辑。这种方案下，单个线程即可处理大量连接，效率极高。但由于这种模式下非线性的控制流，要做到正确编写，需要较高的水平。

基于“程序首先是给人看的，其次才是给机器看的”这一思路，心智负担较低的1:1模型必然更受开发人员欢迎，只是OS线程的性能损失阻止了这种方案的广泛应用。而Golang中协程的使用极大地降低了1:1模型的性能损失，因此得到了广泛的使用。

Golang提供的有栈协程虽然比OS线程便宜，但终究要付出额外的成本。Rust提供的async/.await异步却是“零成本抽象”的无栈协程，使用异步不需要使用堆分配或动态分发等。（异步本身是零成本的，但提供异步I/O的异步运行时可能有成本，所以性能低于其他方案也不是没有可能。）基于async/.await的Rust异步在高性能的同时，仍具有类似于1:1模型的线性控制流。