redis底层数据结构详解

opencode

发布于 2022-12-26 15:39:39

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SDS ziplist skiplist hashtable

SDS(简单动态字符串)

一个SDS结构如下:

struct sdshdr{
    int len; //记录保存字符串的长度，也就是buf的长度
    int free; //记录数组中未使用字节的数量
    char buf[];
}sdshdr

获取SDS字符长度的时间复杂度为O（1）
当修改SDS时，会先对len进行判断，如果不够长会先进行分配，空间预分配遵循以下规则，如果SDS的len小于1MB，将会预分配当前len长度的空间；如果SDS的len超过1MB，将会预分配1M的长度
惰性回收，当删除字符时，SDS不立即回收空间，而是留着等待下次使用

双向链表

一个双向链表的节点结构如下：

struct listNode{
    listNode *pre;
    listNode *next;
    void *value;
}listNode

整个链表的结构如下：

struct list{
    listNode *head; //头结点
    listNode *tail; //尾节点
    unsigned long len; //链表所含节点数量
    void *(*dup)(void *ptr); //节点值赋值函数
    void *(*free)(void *ptr); //节点值释放函数
    void *(*match)(void *ptr, void *key); //节点值对比函数
}list

哈希和字典

字典底层由哈希结构组成，而哈希包含哈希节点，三者的数据定义如下：

//哈希表结构
struct dictht{
    dictEntry **table; //哈希表数组
    unsigned long size; //哈希表大小
    unsigned long sizemask; //哈希表大小掩码，总是等于size-1
    unsigned long used; //该哈希表当前已有节点
}dictht

//哈希节点结构
struct dictEntry{
    void *key; //键
    union{  //值
        void *val;
        uint64_tu64;
        int64_ts64;
    }v;

    dictEntry *next; //下一个节点
}dictEntry

//字典结构
struct dict{
    dictType *type; //类型特定函数
    void *privdata; //私有数据
    dictht ht[2]; //两个哈希表，一个用于hash， 一个用于rehash
    int rehashidx; //是否正在rehash，如果为-1，说明当前不在进行
}dict

跳表

跳表的数据结构比较复杂，可以参考这里

跳表是可以实现二分查找的存储结构，查找效率是O（logn）

整数集合

整数集合结构如下：

struct intset{
    uint32_t encoding; //决定数值类型
    uint32_t length; //集合包含的元素数量
    int8_t contents[]; //保存元素的数组
}intset

并且数组中的每个项按从小到大有序排列，不含任何重复项

压缩列表

压缩列表的结构如下：

struct ziplist{
    unsigned int zlbytes; //压缩列表占用的字节内存数
    unsigned int zltail; //压缩列表表尾节点的偏移量：用来倒序遍历压缩列表。
    unsigned short zlen; //压缩列表包含的节点数量
    zipEntry entry[]; //节点数组，包含元素的具体信息
    byte zlend; //一个字节，标志节点结束

}ziplist


struct zipEntry{
    previous_entry_length;  //记录前一个节点的长度，一般是1字节或者5字节
    encoding; //记录值的类型，一般有1字节，2字节，5字节
    content;  //保存的值，可以是整数或者字符串

}zipEntry