為什麼要自己寫一個 Redis？

Redis 很多人都用過，拿來做快取、工作佇列、分散式鎖都很順手。但我一直覺得只停在「會用」有點可惜，尤其是它背後的網路 I/O、RESP 協定、記憶體管理和資料結構，其實都很值得拆開來看。

所以這 30 天我打算用 Go 語言 寫一個 Redis Clone。不是追求功能百分之百相容，而是把一個記憶體型 Key-Value 資料庫該有的骨架真的做出來。

選 Go 的原因很直接：

1. 網路程式設計方便：net 標準庫已經把很多底層細節包好了，我可以把心力放在 server 架構上。
2. 併發模型夠直覺：Goroutine 和 Channel 很適合拿來練 TCP 連線處理。
3. 靜態型別與編譯速度：改資料結構時比較不容易一路炸到執行期才發現。

30 天開發藍圖規劃

為了不要寫到一半迷路，我先把 30 天拆成五個階段。至少先有一張地圖，後面每天才知道自己在補哪一塊：

第一階段：網路與協定解析 (Day 1 - 5)
      │
      ▼
第二階段：記憶體資料庫引擎 (Day 6 - 12)
      │
      ▼
第三階段：命令處理器與事件迴圈 (Day 13 - 18)
      │
      ▼
第四階段：資料持久化 AOF/RDB (Day 19 - 24)
      │
      ▼
第五階段：進階特性與效能調優 (Day 25 - 30)

• 第一階段：網路與協定解析 (Day 1 - 5)
  建構 TCP Socket 伺服器，支援 goroutine 處理連線與 Graceful Shutdown。實作 RESP (Redis Serialization Protocol) 協定解析器（Parser），支援二進位安全字串與陣列。
• 第二階段：記憶體資料庫引擎 (Day 6 - 12)
  實作thread-safe 的 Key-Value 儲存引擎。支援 String、List、Set、Hash 與 Sorted Set（跳躍表 SkipList）等核心資料結構，並加入過期時間（TTL）與主動/被動淘汰機制。
• 第三階段：命令處理器與事件迴圈 (Day 13 - 18)
  實作 Command Dispatcher，支援 GET、SET、DEL、EXISTS、INCR 等常見命令。探討 Redis 的single-thread 事件迴圈模型，並在 Go 中設計合適的鎖競爭優化方案。
• 第四階段：資料持久化 (Day 19 - 24)
  實作 AOF (Append-Only File) 日誌與 RDB 記憶體快照。支援 AOF 後台重寫（Background Rewrite）以避免阻塞 main thread。
• 第五階段：進階特性與效能調優 (Day 25 - 30)
  支援 Publish/Subscribe（發布/訂閱模式）、簡單的事務（Transaction），並利用 Go pprof 進行 CPU 與記憶體效能調優，最終與官方 Redis 進行 benchmark 對比。

說實在，一開始想說不就是個 map，後來查資料才發現要處理的事還真多，光是把架構圖畫出來就覺得有硬仗要打。

Go 開發環境初始化

現在，就動手初始化專案吧。我把專案命名為 redis-clone。

1. 建立專案目錄結構

我規劃的目錄結構如下，兼顧了職責分離與 Go 社群的專案設計規範：

redis-clone/
├── articles/            # 存放 30 天鐵人賽文章
├── code/                # 專案原始碼
│   ├── go.mod           # Go Module 定義檔
│   ├── main.go          # 程式主入口
│   ├── server/          # TCP 網路伺服器模組
│   │   └── server.go
│   └── resp/            # RESP 協定解析模組
│       ├── resp.go      # 資料結構定義
│       ├── parser.go    # 解析器實作
│       └── parser_test.go # 單元測試

2. 初始化 Go Module

在 code/ 資料夾下，執行 Go Module 初始化命令：

cd code
go mod init redis-clone

這會產生一個基礎的 go.mod 檔案：

module redis-clone

go 1.26.2

跑起來看看

今天的進度主要是建好專案骨架，還沒有可以直接執行的功能。我們先確認一下目前的目錄結構是不是正確：

$ tree code/
code/
├── db
│   └── database.go
├── go.mod
├── main.go
└── resp
    └── parser.go

（或者用 ls -R code/ 也可以看到建立的檔案）

如果有出現這些檔案，代表第一天的準備工作就完成了！

總結

第一天先把專案範圍和目錄骨架定下來。雖然還沒寫出可以跑的功能，但至少知道接下來 29 天要補哪些東西。

明天開始碰 TCP Server。連線管理和 Graceful Shutdown 聽起來很基本，但我猜真正寫起來應該不會太輕鬆，明天見！