redis设计与实现总结--对象

简单动态字符串（SDS）,双端链表，字典，压缩列表，整数集合等数据结构。

构成字符串对象，列表对象，哈希对象，集合对象，有序集合对象五种类型。

针对不同的使用场景设置不同的数据结构实现，从而优化使用效率。

redis对象系统基于引用技术的内存回收机制和对象共享机制。

还有维护一个lru值，空转时长较大的键可能被优先删除

 

一个redis对象结构

typedef struct redisObject{
    //类型
    unsigned type:4;
    //编码
    unsigned encoding:4;
    //指向底层实现数据结构的指针
    void *ptr;
    //...
}robj;

类型记录对象的类型，五个之一。

使用的数据结构和编码有关

REDIS_ENCODING_INT 使用整数值

REDIS_ENCODING_EMBSTR 使用embstr编码的简单动态字符串

REDIS_ENCODING_RAM 使用简单动态字符串

REDIS_ENCODING_ZIPLIST 使用压缩列表

REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 使用双端链表

REDIS_ENCODING_HT 使用字典

REDIS_ENCODING_INTSET 使用整数集合

REDIS_ENCODING_SKIPLIST 使用跳跃表和字典

 

字符串对象，有三种实现

 

如果一个字符串对象保存的是整数值，且在long范围内，则用REDIS_ENCODING_INT，ptr指针类型变为long

如果是一个字符串值并且长度大于39字节，则用一个简单动态字符串保存，编码为REDIS_ENCODING_RAW

如果是字符串且小于等于39，则使用embstr编码的SDS。

embstr编码是专门用于保存短字符串的一种优化编码方式，将redisObject和sdshdr分配一块连续的空间。

好处：将内存分配次数从两次变成一次。释放也是一次。更好利用缓存的优势。

浮点数也是保存在字符串对象中，有需要时转换回浮点型。

redis没有为embstr编写相应的修改程序，所以当需要修改时会先转成raw，也不会变回来了

 

列表对象，有两种实现

 

ziplist和双端链表

当列表对象保存的字符串元素的长度都小于64，元素总数小于512，就用ziplist，否则就是双端链表

这两个条件的上限可以改变，配置文件

 

哈希对象，有两种实现

ziplist或hashtable

ziplist会将键和值紧挨推入压缩列表末尾。

条件和上一个一样，可以改变

 

集合对象，有两种实现

intset和hashtable

集合都是整数，且数量不超过512则用inset否则hashtable

第二个条件可以改变

有序集合对象，有两种实现

ziplist或者skiplist

ziplist需要保存分值紧挨着，按从小到大排序维护

skiplist的结构用zset表示

typedef struct zset{
    zskiplist *zsl;
    dict *dict;
}zset;

除了跳表外，还保留了映射的字典，减少了字典不能范围查找的缺点以及查找效率提高，不会浪费内存，会共享数据。

当保存元素都小于64字节，数量小于128个，则用ziplist，否则skiplist，可以设置改变

 

会操作键命令对类型进行检查，实现多态。内存回收利用引用计数的方法，会共享一些对象。

 

为什么redis不共享包含字符串的对象？

因为需要验证是否完全相同，而验证的时候复杂度会高，消耗cpu时间过长。可能达到n^2，验证整数是O(1)，字符串是O(n)。

所以redis只对包含整数值的字符串对象共享。

 

空转时长

实际上就是维护一个lru属性。该属性记录了对象最后一次被命令执行的时间，空转时长就是当前时间减去lru的值。