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

• 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
lru	24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];
}

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