Redis 底层数据结构介绍
Redis 底层数据结构
版本:2.9
支持的数据类型:
- 字符串
- 散列
- 列表
- 集合
- 有序集合
字符串
Redis 利用原生的 c 字符串进行了一次封装。封装的字符串叫做简单动态字符串:SDS(simple dynamic string)
Redis 使用的简单动态字符串比 c 语言原生的字符串有以下优点:
- 获取字符串长度的复杂度为O(1)
- 不存在缓存区溢出
- 修改字符串长度时,不需要频繁分配内存
- 空间预分配策略
- 惰性空间策略
- 二进制安全
- 二进制安全的意思是,可以将二进制数据使用 SDS 存储,而不会存在 c 语言中,遇到 \0 是字符串结尾的情况。
- 兼容部分 c 字符串函数
- 因为 SDS 遵循 c 语言以 \0 结尾的惯例,所以 SDS 可以使用 <string.h> 函数库,避免了重复代码
链表
链表作为最常用的数据结构之一,在 redis 中的使用场景是很多的,其中包括:
- 发布、订阅
- 列表键
- 慢查询
- 监视器
- 多个客户端状态
- 客户端缓冲区
Redis 中链表的几个特性:
- 双向链表
- 无环
- 有表头和表尾指针
- 有链表长度计数器
- 多态(可以用来保存不同类型的值)
字典
字典又叫符号表,在 PHP 中叫关联数组,在 JAVA 中叫映射(map),在 Python 中叫字典(dict)。别管这么多叫法,字典就是一种保存键值对的一种数据结构。
使用场景
- 散列(hash)
- Redis 数据库
字典实现
Redis 使用 c 语言构建了自己的字典实现。hash 算法使用的是 murmurhash3 算法。遇到键的 hash 值冲突使用的解决方法是链地址法。当需要扩展时,Redis 利用两个哈希表进行渐进式的 rehash。
字典(内部的哈希表)扩展与收缩条件
哈希表内部会通过公式计算一个负载因子。公式为:
load_factor=ht[0].used/ht[0].Size
扩展条件:
- 服务器目前没有在执行 BGSAVE 命令或者 BGREWRITEAOF 命令,并且哈希表的负载因子大于等于1。
- 服务器目前正在执行 BGSAVE 命令或者 BGREWRITEAOF 命令,并且哈希表的负载因子大于等于5。
收缩条件:负载因子小于 0.1
跳跃表
跳跃表的结构:
跳跃表是一种对标平衡树的一种数据结构。但是比平衡树更简单、更快速、使用更少空间。所以一般都会使用跳跃表。
跳跃表在 Redis 中的使用场景暂时仅限于实现有序集合。
跳跃表的实现参见:http://blog.jobbole.com/111731/
整数集合
整数集合的使用场景为元素不多且只包含整数元素的集合。
使用 c 数组实现。
压缩列表(ziplist)
压缩列表是 Redis 为了节省内存实现的。当列表键和哈希键的项比较少,并且存储的值比较小时,会使用压缩列表节省内存。
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