Redis SDS

Redis 的SDS 结构

Redis是基于C语言开发的，对于数据结构就存在于C语言的数据类型有类同的地方，对于C语言的字符串而言，存在一些问题，在使用中需要多注意，为了避免这样的事情，Redis 自己定义了SDS 用来作为动态字符串，并作为Redis默认的字符串。

C字符串

C语言使用长度为N+1 的字符数组来表示长度为N的字符串，并且字符数组的最后一个元素总是空字符‘\0'，用于表示字符结束。也正是因为这个性质，导致C语言不能存储二进制数据，如图片音频等，而这对于一个数据库而言是不允许的。
部分属性：

• 获取字符串长度：C语言中没存储字符串长度的字段，这样也就意味着每次获取字符串长度的时间复杂度O(n)，效率较差

• 默认‘\0’结尾：上边已经说过，C默认遇到‘\0’认为字符串达到末尾，这样对于二进制文件是不安全的。

• 字符串拼接：C语言不记录字符串长度，容易在字符串拼接是产生缓冲区溢出的问题，如A和B的存储空间上相邻，如果A进行字符拼接，如果没有对字符进行扩容就会导致拼接的字符把字符B的信息覆盖。

• 字符串裁剪：对于C字符串不记录长度，那么对于字符裁剪如果不进行字符空间分配，就会导致空间泄漏，裁剪后的空间默认还在使用其他没有

• 对于字符增减：因为不知道长度，所以每次字符拼接都需要进行空间分配，如果不分配就会产生内存泄漏，内存溢出的问题。

SDS

上图是redis源码中对于SDS的数据结构，可以看到分了很对种，sdshdr5，sdshdr8，sdshdr16，sdshdr32，sdshdr64其中sdshdr5于其他的结构不同，之所以要定义不同的类型，是为了让不同的字符串使用不同长度的header，从而节省内存。
SDS结构体的的组成有:

• len: 记录buf数组中已使用的字节数量

• alloc: 分配的buf数组长度，不包括头和空字符结尾

• flags: 标志位， 最低3位表示header类型，另外5个位没有使用。类型对应下面5中类型，用3个bit位就可以表示

#define SDS_TYPE_5  0
#define SDS_TYPE_8  1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4

• buf[]: 字符数组，用于存放字符串

基本属性：

• 获取长度：由于有len字段时间复杂度O(1)

• 字符增减：缓冲区溢出，SDS在字符修改时会进行检查，判断时候满足修改条件，不满足自动扩容，

• 二进制安全：因为SDS对字符进行处理，所以在存储二进制数据时也是安全的。

• 兼容C的部分函数；因为SDS的buf 数组默认会添加一个‘\0’ 符合C语言字符串的结构，所以对C语言的函数可以服用。

• 关于效率：如果每次修改都会进行频繁的空间扩容，或者缩减，那么对于非关系数据库是不能接受的，于是redis 产生了两种方式

  • 空间预分配：优化SDS的字符串增长，对一个SDS进行扩容时，不仅会添加必须的空间，也会额外分配未使用的空间。

    • 分配策略：SDS修改之后长度小于1MB，会添加一个与新增大小长度大小一样的未使用空间；如果修改之后大于1MB 则会分配1MB大小未使用的空间。

  • 惰性空间释放：优化缩小SDS操作，如果SDS进行缩小，不会立即重新分配多出来的字节，而是使用free字段记录，等待下次使用。 同时提供有API进行真正的清除，防止造成空间浪费。

贴一个的总结：