Redis常用数据结构解析

5种基本数据结构

redis用ANSI C实现
string,list,hash,set,zset

String VS ArrayList

  • redis String使用最广泛,用法和map差不多,set和get

  • 底层数据结构是动态数组,类java的ArrayList

  • 预分配一定空间,超过capacity之后扩容,如果字符串长度小于1M,每次扩容翻倍,超过1M每次扩容1M,最大长度512M

  • Redis字符串是“SDS”(simple dynamic String)

struct SDS<T> {
 T capacity; // 容量,len和capacity 来控制扩容
 T len; // 长度
 byte flags;  //  特殊标记位
 byte[] content; // value
}

注意: 这里长度是T,泛型,而不是int
原因: redis内存做了极致优化,在内容很小的时候,长度可以用short和byte表示。

  • embstr VS raw
    • redis内部的两种字符串存储形式(编码方式),raw和embstr,内容很短用embstr,超过44字节,使用raw。
  • 为什么是44,因为内存分配malloc是64,为了保证连续,redis数据结构有一部分留给头结构(19字节,尾结构1字节)。【embstr的头和content一体】,所以一次分配剩下44字节可用。超过之后认为不适合用embstr存储。

List VS LinkedList

  • 简单理解:相当于java中的linkedList,因为是链表,所以插入和删除比较快

  • 深入理解:应该是quicklist的一个结构

    • 在数据很少的情况下,是一块连续的内存,ziplist(省去前后指针的空间)
    • 数据很多的情况下是quicklist,是多个ziplist用前后指针相连
    • image.png
  • 单个ziplist长度上限通常是 8KB(由配置参数指定)

  • 当元素都是整数且个数较少的时候,用intset数据结构,比ziplist还要省空间。

Hash VS HashMap

  • redis的hash是:数组 + 链表(hashmap是数组 + 链表 + 红黑树)

  • redis的hash是渐进式rehash,保留新旧两个结构,慢慢去hash(性能更好)

  • 注意,redis中hash是一个字典,整个redis数据库的key-value也有一个全局字典,这就是为什么string用起来和hash差不多,另外,带过期事件的key也是一个字典,zset中存储value和score的映射关系也是字典。

  • hash攻击

    • 黑客利用hash算法的偏向性,让所有插入碰撞,导致查询效率从O(1)退化为O(n),性能降低的一种攻击方式。

Set VS HashSet

  • redis的set结构的底层也是字典,不过所有的value都是null

ZSet

  • 内部实现是 skipList
  • 类似于java的sortedSet和hashMap
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