0.前言
距上一篇分享LZW压缩算法已经过去了几个月了，是时候开新坑了。
最近花了点时间入门了一点Rust，在网上寻找学习资源的时候，发现了这个Tokio官方出的mini-redis，这是一个使用Rust实现的Redis服务端和客户端。但只实现了核心的GET、SET、PUBLISH、SUBSCRIBE功能。简单研究了一下，确实比较适合对初期学习到的各种Rust理念和操作进行一个巩固。
本期先分享mini-redis的数据结构部分。
1.mini-redis
mini-redis数据结构
一切从简，按照最简单最基本的方式来实现Redis。先来想一下，怎么存Redis中的键值对？最简单的方式就是用HashMap，所以先定义一个Redis数据状态类型：
struct State {
entries: HashMap<String, Bytes>,
}
注意到Redis中的key是有过期时间的，所以我们需要修改下entries的值的类型，增加一个过期时间字段：
struct Entry {
data: Bytes,
expires_at: Option<Instant>,
}
struct State {
entries: HashMap<String, Entry>,
}
这样看起来，存储键值对的部分就比较完善了。
接下来解决过期时间的问题，希望能有一种数据结构能直接取到最早过期的key，同时要考虑到多个key在同一时刻过期的问题，所以我们需要用BTreeSet加元组来存储过期时间，如下所示：
struct State {
entries: HashMap<String, Entry>,
expirations: BTreeSet<(Instant, String)>,
}
为什么是BTreeSet，首先BTree部分没啥争议，因为我们需要其中的元素有序，这样才能最快找到最早的过期时间。而Set是为了确保同一个过期时间+key的组合只有一个，想一下，存多个相同的过期时间+key组合也没什么意义。
这样一来，Redis数据存储部分的数据结构就设计完成了。
Redis中还有一项比较重要的功能：发布-订阅，我们来实现它。还得用HashMap，key是订阅的数据键，value则是一个消息发送者，当有一个key需要发送广播消息给订阅该key的订阅者时，直接取出发送者调用发送即可。所以我们进一步扩展State的结构：
struct State {
entries: HashMap<String, Entry>,
expirations: BTreeSet<(Instant, String)>,
pub_sub: HashMap<String, broadcast::Sender<Bytes>>,
}
既然是用来存取数据的，我们要保证最起码的数据一致性，同一个数据，同一时刻，不能有多个写者。用最基本的互斥锁来实现就好，读写的时候都需要先获取锁，之后再进行读写，而没有获取到锁的则等待。我们在State结构上包一层，于是有了：
struct Shared {
state: Mutex<State>,
}
了解Rust的应该清楚，Rust中通过所有权系统来保证内存安全，但所有权同时也限制了数据共享。而我们的Redis不可能一次只服务一个客户端，那要如何实现多线程之间的数据共享呢？也很简单，Rust提供了Arc（原子引用计数），这个结构通过Clone可以为共享的数据创建一个引用指针，同时增加引用计数器。所以我们在Shared结构上再包一层Arc，就有了：
struct Db {
shared: Arc<Shared>,
}
数据结构之上的Redis操作
有了基础的数据结构定义后，我们来实现所需要的Redis能力。首先构造函数得有：
impl Db {
pub(crate) fn new() -> Db {
let shared = Arc::new(Shared {
state: Mutex::new(State {
entries: HashMap::new(),
pub_sub: HashMap::new(),
expirations: BTreeSet::new(),
}),
});
Db { shared }
}
}
get操作是一个纯读的操作，所以我们获取state的不可变引用后，获取互斥锁，然后通过HashMap的get方法来获取所需的值：
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