Redis概念以及底层数据结构

Redis 简介

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由SalvatoreSanfilippo写的key-value存储系统。

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

它通常被称为数据结构服务器，因为值(value)可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等类型。

Redis特点

Redis 是完全开源免费的，遵守BSD协议，是一个高性能的key-value数据库。

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis 优势

性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。

丰富的数据类型 – Redis支持 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。

原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。

丰富的特性 – Redis 还支持 publish/subscribe, 队列，key 过期等等特性。

Redis对象类型简介

Redis是一种key/value型数据库，其中，每个key和value都是使用对象表示的。

比如，我们执行以下代码：

redis> SET message "hello redis" 

其中的key是message，是一个包含了字符串"message"的对象。而value是一个包含了"hello redis"的对象。

Redis共有五种对象的类型，分别是：

Redis中的一个对象的结构体表示如下：

typedef struct redisObject {  
// 类型  
unsigned type:4;  
// 编码方式  
unsigned encoding: 4;  
// 引用计数  
int refcount;  
// 指向对象的值  
void *ptr;  
} robj;  

type表示了该对象的对象类型，即上面五个中的一个。但为了提高存储效率与程序执行效率，每种对象的底层数据结构实现都可能不止一种。encoding就表示了对象底层所使用的编码。

• Redis对象底层数据结构

• 字符串对象

字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr

如果一个字符串的内容可以转换为long，那么该字符串就会被转换成为long类型，对象的ptr就会指向该long，并且对象类型也用int类型表示。

普通的字符串有两种，embstr和raw。embstr应该是Redis 3.0新增的数据结构,在2.8中是没有的。如果字符串对象的长度小于39字节，就用embstr对象。否则用传统的raw对象。

#define REDIS_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT 44  
robj *createStringObject(char *ptr, size_t len) {  
if (len <= REDIS_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT)  
return createEmbeddedStringObject(ptr,len);  
else  
return createRawStringObject(ptr,len);  
}  

embstr的好处有如下几点：

1. embstr的创建只需分配一次内存，而raw为两次(一次为sds分配对象，另一次为objet分配对象，embstr省去了第一次)。
2. 相对地，释放内存的次数也由两次变为一次。
3. embstr的objet和sds放在一起，更好地利用缓存带来的优势。

raw和embstr的区别可以用下面两幅图所示：

• 列表对象

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist

1. ziplist是一种压缩链表，它的好处是更能节省内存空间，因为它所存储的内容都是在连续的内存区域当中的。当列表对象元素不大，每个元素也不大的时候，就采用ziplist存储但当数据量过大时就ziplist就不是那么好用了。因为为了保证他存储内容在内存中的连续性，插入的复杂度是O(N)，即每次插入都会重新进行realloc。如下图所示，对象结构中ptr所指向的就是一个ziplist整个ziplist只需要malloc一次，它们在内存中是一块连续的区域。

linkedlist是一种双向链表。它的结构比较简单，节点中存放pre和next两个指针，还有节点相关的信息。当每增加一个node的时候，就需要重新malloc一块内存。

• 哈希对象

哈希对象的底层实现可以是ziplist或者hashtable。

ziplist中的哈希对象是按照key1,value1,key2,value2这样的顺序存放来存储的。当对象数目不多且内容不大时，这种方式效率是很高的。

（编辑：济南站长网）

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