Redis数据结构原理是什么

    RedisDb

    Redis服务器默认有16个数据库,一个数据库对应一个RedisDB数据结构。

    typedef struct redisDb {
    dict *dict;

    dict *expires;

    dict * blocking_keys;

    dict * ready_keys;

    dict * watched_keys;

    ......
    }
    • dict:键空间散列表,用于存放所有键值对

    • expires:过期时间散列表,存放键的过期时间

    • Redis101:揭秘Redis数据结构原理

      blocking_keys:处于阻塞状态的键和对应的client

    • ready_keys:解除阻塞状态的键和对应的client,与blocking_keys属性相对

    • watched_keys:watch的键和对应的client,主要用于事务

    RedisObject

    Redis的键值都是redisObject对象,每次当我们在Redis的数据库中新创建一个键值对时,会生成一个用于键名的redisObject对象和一个用于键值的redisObject对象

    trpedef struct RedisObject {
    int4 type;

    int4 encoding;

    void *ptr;

    int24 lru;

    int32 refcount;

    } 字段描述说明type用于表示Redis对应的类型string、list、hash、set、zset、stream等,用枚举表示encoding内部编码int,embstr,raw,hashtable,quicklist, ziplist,intset,skiplist等,用枚举表示lru24位,可选LFU或LRU当为LRU时,表示最后一次访问时间;当为LFU时,高16位用来表示分钟级别的访问时间,低8位用来表示访问频次,频次的增加使用的是概率算法,基数越大越难增加;访问时间更新时,存在一定概率将访问频次衰减。(两者共有)访问时间是对一个数取模,当前时间也取模, 当前时间大于访问时间,则为两数之差;当前时间小于访问时间,则为当前时间加上模数与访问时间之差refcount引用计数初始值为1,实际应用中参考意义不大ptr指针,占8个字节,指向数据的地址dict、expires等,指针指向同一个地址

    object命令,就是对RedisObject的相关操作。

    修改内存淘汰策略

    object idletime key # 返回key的空闲时间,即上次读写键以来经过的近似描述,在lfu模式下不可用

    config set maxmemory-policy volatile-lfu # 修改内存淘汰策略
    set name zhangsan
    object freq name # 获取计数值,仅lfu模式下可用,初始化为5

    get name

    object freq name # 再次访问,返回为6 int

    当string值为整数并且小于等于long的最大值时,encoding为int类型,ptr直接指向该int型地址

    embstr与raw

    Redis的字符串叫SDS(Simple Dynamic String,简单字符串),对应key,非整数型的String值

    trpedef struct SDS {
    int8 capacity;
    // 数组容量
    int8 len;
    // 实际长度
    int8 flags;

    byte[] content;
    // 数组内容
    }

    可以看出,SDS与Java的ArrayList结构类似,也是分配初始长度,长度超出时扩容。Redis规定字符串的长度不能超过512M。

    当长度特别短时,使用embstr形式存储;当长度超出44字节时,使用raw形式存储。

    已知内存分配器最大分配单位是64字节,RedisObject占16个字节,SDS标识占3个字节,字符串以NULL结尾需要占用一个字节,因此当字符串长度小于等于44时,只需要分配一次内存。RedisObject与SDS在同一内存单位,我们将这种数据结构称为embstr,而不在同一内存单位的,称为raw。

    dict

    dict(encoding编码为hashtable类型,字典)对应hash、set、zset(用于存储value与score的映射)集合。

    dict与Java的HashMap结构类似,不同的是HashMap扩容是申请数组,然后遍历,将旧数据重新hash后挂到数组下面,作为单线程的Redis很难承受这样耗时的过程,所以它使用了两个数组,先返回,然后空闲的时候一点一点搬数据,搬完之后再将旧数据清空,我们将这样的过程成为渐进式rehash。

    typedef struct dict {
    dictht ht[2];

    }

    Redis是一个高性能的kv存储,被广泛用于网站会话管理、缓存、任务队列、即时消息、实时统计等场景。作为一名Redis爱好者,你是否好奇它的数据结构是如何实现的?下面将为你一一解答。
    一、String (字符串)
    String是Redis数据结构的基础,常见于缓存、计数器等场景。String的底层实现使用字节数组来存储二进制数据,支持常规的GET/SET操作,还支持自增/自减、追加等操作,非常灵活。
    二、Hash (哈希表)
    Hash也叫键值对,是Redis中常见的数据结构,常用于存储对象。Hash表的底层实现是一个哈希表,它支持增、删、改、查操作,还能批量设置多个字段,非常适合存储对象化数据。
    三、List (列表)
    List就是Redis中的链表,它的特点是插入和删除快,支持在链表两端push/pop元素。List的底层实现使用双向链表,不仅支持在头部或尾部插入,还支持插入到某个元素的前面或后面。
    四、Set (集合)
    Set是Redis中的一个无序集合,底层实现使用哈希表或者跳跃表,集合中的元素不能重复,支持添加、删除、随机取出元素等操作,非常灵活。
    以上四种数据结构是Redis的基础,Redis还提供了Sorted Set( 有序集合)等高级数据结构,让你在键值对存储和排序等复杂场景中快速开发。
    总结:Redis作为一款高性能、轻量级的键值存储,它的数据结构相对简单,操作自由度高,非常适合应对大部分场景需求。相信这篇文章已经让你对Redis的数据结构有了更深入的认识,可以让你更好地应用Redis,提高工作效率。