redis 5種基本類型實現原理

Redis主要支持的數據類型有5種：String ，Hash ，List ，Set ，和 Sorted Set。

字符串類型

• 能存儲任何形式的字符串，包括二進制數據
• 一個字符類型鍵容許存儲的最大容量是512M
• 內部數據結構
  • 經過 int、SDS(simple dynamic string)做爲結構存儲
    • int用來存放整型數據，sds存放字節/字符串和浮點型數據
  • redis3.2分支引入了五種sdshdr類型，
    • 目的是爲了知足不一樣長度字符串可使用不一樣大小的Header，從而節省內存

列表類型

• 列表類型內部使用雙向鏈表實現
• 內部數據結構
  • value對象內部以linkedlist或者ziplist來實現
    • 當list的元素個數和單個元素的長度比較小的時候，
      • Redis會採用ziplist（壓縮列表）來實現來減小內存佔用。
    • 不然就會採用linkedlist（雙向鏈表）結構。
  • redis3.2以後，採用的一種叫quicklist的數據結構
    • 兩者結合
    • quicklist仍然是一個雙向鏈表，只是列表的每一個節點都是一個ziplist

hash類型

• 數據結構
  • map提供兩種結構來存儲，
    • 一種是hashtable、
    • 另外一種是前面講的ziplist，
      • 數據量小的時候用ziplist.
  • 在redis中，哈希表分爲三層
    • dictEntry
      • 管理一個key-value，
      • 同時保留同一個桶(bucket)中相鄰元素的指針，
      • 用來維護哈希桶(bucket)的內部鏈；

      • typedef struct dictEntry {
        void *key;
        union { //由於value有多種類型，因此value用了union來存儲
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
        double d;
        } v;
        struct dictEntry *next;
        //下一個節點的地址，用來處理碰撞，全部分配到同一索引的元素經過next指針
        //連接起來造成鏈表key和v均可以保存多種類型的數據
        } dictEntry;

         

    • dictht
      • 實現一個hash表會使用一個buckets存放dictEntry的地址
      • 經過hash(key)%len獲得的值就是buckets的索引

      • typedef struct dictht {
        dictEntry **table;//buckets的地址
        unsigned long size;//buckets的大小,總保持爲 2^n
        unsigned long sizemask;//掩碼，用來計算hash值對應的buckets索引
        unsigned long used;//當前dictht有多少個dictEntry節點
        } dictht;

    • dict
      • dictht實際上就是hash表的核心
      • 只有一個dictht還不夠，好比rehash、遍歷hash等操做，
        • 因此redis定義了一個叫dict的結構以支持字典的各類操做，
        • 當dictht須要擴容/縮容時，用來管理dictht的遷移

集合類型

• 不能有重複數據，
• 同時集合類型中的數據是無序的
• 集合類型和列表類型的最大的區別是
  • 有序性
    • 列表有序
  • 惟一性
    • 集合惟一
• 使用的值爲空的散列表(hash table)，
  • 因此這些操做的時間複雜度都是O(1).
• 數據結構
  • 底層數據結構以intset或者hashtable來存儲

有序集合

• 有序集合類型爲集合中的每一個元素都關聯了一個分數
• 數據結構
  • 內部是以ziplist或者skiplist+hashtable來實現
  • skiplist，也就是跳躍表

  • 跳躍表

    • 跳躍表是一種隨機化的數據結構，
      • 在查找、插入和刪除這些字典操做上，
        • 其效率可比擬於平衡二叉樹（如紅黑樹）