redis数据结构编码优化（1）

redis数据结构内部编码优化（1）

Redis可以通过内部编码规则来节省空间。Redis为每种数据类型提供了两种内部编码方式。以散列类型为例，散列类型是通过散列表实现的，这样就可以实现o(1)时间复杂度的查找、赋值操作，然而当键中元素很少的时候，o(1)的操作并不会比o(n)有明显的性能提高，所以这种情况下redis会采用一种更为紧凑但性能稍差的内部编码方式。当键中元素变多时，redis会自动将该键的内部编码方式转换成散列表。

redis的每一个键值都是使用一个redisObject结构保存的，redisObject的定义如下：

typedef struct redisObject 
{ 
	unsigned type:4; 			  //当前值对象的数据类型
	unsigned encoding:4;          //当前值对象底层编码类型
	unsigned lru:REDIS_LRU_BITS;  //存储最后一次使用此对象的时间等信息
	/* lru time (relative to server.lruclock) */  
	int refcount; 				  // 记录对象引用次数
	void *ptr;					  //指向真正底层数据结构的指针
} robj;

其中type字段表示的是键值的数据类型，取值可以是如下内容

#define REDIS_STRING 0
#define REDIS_LIST 1
#define REDIS_SET 2
#define REDIS_ZSET 3
#define REDIS_HASH 4

encoding字段表示的就是Redis键值的内部编码方式，取值可以是：

#define REDIS_ENCODING_RAW 0 
#define REDIS_ENCODING_INT 1
#define REDIS_ENCODING_HT 2
#define REDIS_ENCODING_ZIPMAP 3
#define REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 4
#define REDIS_ENCODING_ZIPLIST 5
#define REDIS_ENCODING_INTSET 6
#define REDIS_ENCODING_SKIPLIST 7

数据类型	可使用的编码方式（元素多/元素少）
字符串string	raw,int
散列类型hash	hashtable,zipist
列表类型list	linkedlist,ziplist
集合类型set	hashtable,intset
有序集合类型zset	skiplist,ziplist

字符串类型

redis使用一个sdshdr类型的变量来存储字符串，而redisObject的ptr字段指向的是该变量的地址。
reids中key的类型为字符串类型

sdshdr的定义如下：

struct sdshdr {
  int len;
  int free;
  char buf[];
}

其中len字段表示的是字符串的长度，free字段表示buf中的剩余空间，而buf字段存储的才是字符串的内容。

所以当之心SET key foobar时，存储简直需要占用的空间是sizeof(redisObject)+sizeof(sdshdr)+strlen("foor") = 30字节

而当键值内容可以用一个64位有符号整数表示时，redis会将键值转换成long类型来存储。如SET key 123456，实际占用的空间是sizeof(redisObject) = 16字节,比存储"foobar"节省一半的存储空间

redisObject中的refcount字段存储的是该键值被引用数量，即一个键值可以被多个键引用。redis启动后会预先建立10000个分别存储从0到9999这些数字的redisObject类型变量作为共享对象，如果要设置的字符串键值在这10000个数字内（如SET key1 123）则可以直接引用共享对象而不用再建立一个redisObject了，也就是说存储键值占用的空间是0字节

当执行了SET key1 123和SET key2 123后，key1和key2两个键都直接应用了一个已经建立好的共享对象，节省了存储空间