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Redis不同数据类型的的数据结构实现

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共计 3051 个字符,预计需要花费 8 分钟才能阅读完成。

我们知道 Redis 支持五种数据类型,分别是字符串、哈希表(map)、列表(list)、集合(set)和有序集合,和 Java 的集合框架类似,不同数据类型的数据结构实也是不一样的。

1.Redis 中的 redisObject 对象

Redis 是使用 C 编写的,内部实现了一个 struct 结构体 redisObject 对象,

通过结构体来模仿面向对象编程的“多态”,作为一个底层的数据支持,redisObject 代码:

/*
 * Redis 对象
 */
typedef struct redisObject {
    // 类型
    unsigned type:4;
    // 对齐位
    unsigned notused:2;
    // 编码方式
    unsigned encoding:4;
    // LRU 时间(相对于 server.lruclock)
    unsigned lru:22;
    // 引用计数
    int refcount;
    // 指向对象的值
    void *ptr;
} robj;

其中 type、encoding、ptr3 个属性分别表示:
type:redisObject 的类型,字符串、列表、集合、有序集、哈希表
encoding:底层实现结构,字符串、整数、跳跃表、压缩列表等
ptr:实际指向保存值的数据结构

如果一个 redisObject 的 type 属性为 REDIS_LIST,encoding 属性为 REDIS_ENCODING_LINKEDLIST,
那么这个对象就是一个 Redis 列表,它的值保存在一个双端链表内,而 ptr 指针就指向这个双端链表;
如果一个 redisObject 的 type 属性为 REDIS_HASH,encoding 属性为 REDIS_ENCODING_ZIPMAP,
那么这个对象就是一个 Redis 哈希表,它的值保存在一个 zipmap 里,而 ptr 指针就指向这个 zipmap。

下面这张图片中的 REDIS_STRING/REDIS_LIST/REDIS_ZSET/REDIS_HASH/REDIS_SET 针对的是 redisObject 中的 type,
后面指向的 REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 等针对的是 encoding 字段。

Redis 不同数据类型的的数据结构实现

Redis 的底层数据结构有以下几种:

Redis 的底层数据结构有以下几种:
简单动态字符串 sds(Simple Dynamic String)
双端链表 (LinkedList)
字典 (Map)
跳跃表(SkipList)

下面针对五种数据类型,学习相关的底层数据结构。

2.String

如果一个 String 类型的 value 能够保存为整数,则将对应 redisObject 对象的 encoding 修改为 REDIS_ENCODING_INT,将对应 robj 对象的 ptr 值改为对应的数值。
如果不能转为整数,保持原有 encoding 为 REDIS_ENCODING_RAW。
因此 String 类型的数据可能使用原始的字符串存储(实际为 sds – Simple Dynamic Strings,对应 encoding 为 REDIS_ENCODING_RAW)或者整数存储。

Redis 可以直接查看对象的 ENCODING 值:

redis:6379> set strtest 1
OK
redis:6379> OBJECT ENCODING strtest
“int”
redis:6379> set strtest blog
OK
redis:6379> OBJECT ENCODING strtest
“raw”

3.List

列表的底层实现有 2 种:
REDIS_ENCODING_ZIPLIST
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST
ZIPLIST 相比 LINKEDLIST 可以节省内存,
当创建新的列表时,默认是使用压缩列表作为底层数据结构的。
Redis 内部会对相关操作做判断,
当 list 的 elem 数小于配置值: hash-max-ziplist-entries 或者 elem_value 字符串的长度小于 hash-max-ziplist-value, 可以编码成 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 类型存储,以节约内存;
但由于在 zip list 添加和删除元素会涉及到数据移动,
因此当 list 内容较多时,使用双向链表。

4.Hash

创建新的 Hash 类型时,默认也使用 ziplist 存储 value,保存数据过多时,使用 hast table。

5.Set

集合的底层实现也有两种:
REDIS_ENCODING_INTSET
REDIS_ENCODING_HT(字典)
创建 Set 类型的 key-value 时,如果 value 能够表示为整数,则使用 intset 类型保存 value。
数据量大时,切换为使用 hash table 保存各个 value。

6.Sorted Set

有序集合的底层实现也是 2 种:
REDIS_ENCODING_ZIPLIST
REDIS_ENCODING_SKIPLIST

关于 Redis 中的跳跃表,查看这篇文章:跳跃表 或 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-12/149436.htm
跳跃表在 Redis 中的使用,就是实现有序集合数据类型。

下面关于 Redis 的文章您也可能喜欢,不妨参考下:

Ubuntu 14.04 下 Redis 安装及简单测试 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101544.htm

Redis 主从复制基本配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-03/115610.htm

Redis 集群搭建与简单使用  http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/142210.htm

CentOS 7 下 Redis 的安装与配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-02/140363.htm

Ubuntu 14.04 安装 Redis 与简单配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-01/139075.htm

Ubuntu 16.04 环境中安装 PHP7.0 Redis 扩展 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135631.htm

Redis 单机 & 集群离线安装部署 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/141403.htm

CentOS 7.0 安装 Redis 3.2.1 详细过程和使用常见问题 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135071.htm

Ubuntu 16.04 环境中安装 PHP7.0 Redis 扩展 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135631.htm

Ubuntu 15.10 下 Redis 集群部署文档 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-06/132340.htm

Redis 实战 中文 PDF http://www.linuxidc.com/Linux/2016-04/129932.htm

Redis 热迁移实战总结  http://www.linuxidc.com/Linux/2017-02/141083.htm

Redis3.0 配置文件详解  http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/141369.htm

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正文完
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星锅
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