Redis-概論

[Remote Dictionary Service]，也就是「遠程字典服務」,Redis。

Redis咱們都知道有5種基礎數據結構：分別爲：string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。

再說這些基礎數據結構的時候，咱們先說說Redis的Key:

Key:

Redis的鍵是二進制安全的，也就是任何binary sequence均可以做爲鍵，好比「foo」到到JPEG文件的內容，空字符串也是有效的值，Redis的鍵根據自身業務去設計，但不要過於長和短，它最大大小爲512MB,固然關於鍵的設計，官網給出了hashing的處理方式。

string:

它的數據結構是Key-Value,經過key獲取相應的值。Redis 的字符串是動態字符串，是能夠修改的字符串，在內存中它是以字節數組的形式存在的。

Redis 的字符串叫着「SDS」，也就是 Simple Dynamic String。它的結構是一個帶長度信息的字節數組。以'\0'結尾。SDS結構使用的是範型,爲何不直接用 int 呢，這是由於當字符串比較短時，存入的值 和 分配的空間 可使用 byte 和 short 來表示，

struct SDS<T> { T capacity; // 數組容量
 T len; // 數組長度
 byte flags; // 特殊標識位
 byte[] content; // 數組內容
}

Redis 爲了對內存作極致的優化，不一樣長度的字符串使用不一樣的結構體來表示。它採用預分配冗餘空間的方式來減小內存的頻繁分配，Redis內部當前字符串實際分配的空間通常高於字符串長度。當字符串長度小於 1M 時，擴容都是加倍現有的空間，若是超過 1M，擴容時一次只會多擴 1M 的空間，

簡單操做,格式 {SET 鍵 值,GET 鍵}.當批量SETGET的時候，會節省網絡耗時開銷.(Redis管道機制)。

過時事件，格式{EXPIRE  鍵 時間}. {setex 鍵 時間 值}。

計數:若是 value 值是一個整數，還能夠對它進行自增操做。自增是有範圍的，它的範圍是signed long 的最大最小值，超過了這個值，Redis 會報錯。格式｛incr 鍵｝.

list:

它是鏈表而不是數組,插入和刪除操做都是O(1)級別，可是索引慢O(n)。當列表彈出了最後一個元素以後，該數據結構自動被刪除，內存被回收。

Redis 的列表結構經常使用來作異步隊列使用。將須要延後處理的任務結構體序列化成字符串塞進 Redis 的列表，另外一個線程從這個列表中輪詢數據進行處理。

右邊進左邊出：隊列  右邊進右邊出：棧 

咱們會發現，Redis底層存儲是一個快速鏈表的結構（quicklist）.首先在列表元素較少的狀況下會使用一塊連續的內存存儲，這個結構是 ziplist，也便是壓縮列表（支持雙向遍歷）。它將全部的元素緊挨着一塊兒存儲，分配的是一塊連續的內存。當數據量比較多的時候纔會改爲 quicklist。ziplist是列表鍵和哈希鍵的底層實現之一。當一個列表鍵只包含少許列表項，而且每一個列表項要麼是小整數值，要麼就是長度較短的字符串，那麼Redis就會使用壓縮列表。

 

 

 

這裏，注意觀察 debug object 輸出的 encoding 字段都是 ziplist，這就表示內部採用壓
縮列表結構進行存儲。

struct ziplist<T> { int32 zlbytes; // 整個壓縮列表佔用字節數
int32 zltail_offset; // 最後一個元素距離壓縮列表起始位置的偏移量，用於快速定位到最後一個
節點 int16 zllength; // 元素個數
T[] entries; // 元素內容列表，挨個挨個緊湊存儲
int8 zlend; // 標誌壓縮列表的結束，值恆爲 0xFF
}

zltail_offset就是用來快速定位到最後一個元素。倒着遍歷。

entry 塊隨着容納的元素類型不一樣，也會有不同的結構。

struct entry { int<var> prevlen; // 前一個 entry 的字節長度
int<var> encoding; // 元素類型編碼
optional byte[] content; // 元素內容
}

encoding 字段存儲了元素內容的編碼類型信息，ziplist 經過這個字段來決定後面的content 內容的形式、經過前綴位來識別具體存儲的數據形式，content 字段在結構體中定義爲 optional 類型，表示這個字段是可選的，對於很小的整數而言，它的內容已經內聯到 encoding 字段的尾部了。

由於 ziplist 都是緊湊存儲，沒有冗餘空間 (對比一下 Redis 的字符串結構)。意味着插入一個新的元素就須要調用 realloc 擴展內存。取決於內存分配器算法和當前的 ziplist 內存大小，realloc 可能會從新分配新的內存空間，並將以前的內容一次性拷貝到新的地址，也可能在原有的地址上進行擴展，這時就不須要進行舊內容的內存拷貝。若是 ziplist 佔據內存太大，從新分配內存和拷貝內存就會有很大的消耗。因此 ziplist 不適合存儲大型字符串，存儲的元素也不宜過多

 

當 set 集合容納的元素都是整數而且元素個數較小時，Redis 會使用 intset 來存儲結合元素。intset 是緊湊的數組結構，同時支持 16 位、32 位和 64 位整數。

struct intset<T> { int32 encoding; // 決定整數位寬是 16 位、32 位仍是 64 位
 int32 length; // 元素個數
 int<T> contents; // 整數數組，能夠是 16 位、32 位和 64 位
}

hash

無序字典，數組+鏈表二位結構。第一維 hash 的數組位置碰撞時，就會將碰撞的元素使用鏈表串接起來。

 

 

Set集合

它內部的鍵值對是無序的惟一的。它的內部實現至關於一個特殊的字典，字典中全部的 value 都是一個值 NULL。set 結構能夠用來存儲活動中獎的用戶 ID，由於有去重功能，能夠保證同一個用戶不會中獎兩次。

zset (有序列表)

一方面它是一個 set，保證了內部value 的惟一性，另外一方面它能夠給每一個 value 賦予一個 score，表明這個 value 的排序權重。它的內部實現用的是一種叫着「跳躍列表」的數據結構。zset 能夠用來存粉絲列表，value 值是粉絲的用戶 ID，score 是關注時間。咱們能夠對粉絲列表按關注時間進行排序。zset 內部的排序功能是經過「跳躍列表」數據結構來實現的，它的結構很是特殊，也比較複雜。