redis性能高的原因很大程度上是由于它的每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都經(jīng)過專門設計來應對不同場景

redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本質(zhì)上可以分為兩層，對外暴露的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次

1.1 外部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

對外暴露的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即我們所使用的String，list，hash，set，zset等

1.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

redis內(nèi)部有更為精細的實現(xiàn)，總的來說有以下幾種：

SDS，hashtable，ziplist，linkedlist，quicklist，intset，skiplist等

2. redis底層實現(xiàn)

2.1 String字符串類型的底層實現(xiàn)

字符串類型的底層實現(xiàn)主要依賴于SDS這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)的C語言所表達的字符串，SDS內(nèi)部作出改動，包含了len(字符串真實的長度)，buf[](存放字符串數(shù)據(jù)的數(shù)組)，alloc(buf數(shù)組所擁有的實際長度),flags。

不同字符串長度會使用相同結(jié)構(gòu)但不同長度的SDS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（內(nèi)部buf，alloc會不同），flags就是用來指定你用的是哪一種。

SDS除開長度所導致的結(jié)構(gòu)不同，具體的編碼模式也會隨著傳值不同而不同，總的來說分為三種：RAW，EMBSTR，INT(寫作int類型 但是實際上存儲的是long)。

當外部傳來一個值為字符串類型的value時，redis會首先使用RAW接收，然后出于節(jié)省內(nèi)存考慮，轉(zhuǎn)化為INT或者EMBSTR類型的編碼方式。

這樣的好處是，當我們試圖對字符串進行increment這種操作時，int類型會自動直接加1，而str會試圖轉(zhuǎn)化為int，然后再加1，而當我們進行append這類操作時，int類型會試圖轉(zhuǎn)化為str再執(zhí)行，而str會直接執(zhí)行，不然編碼方式不同，對于某些情況下的命令結(jié)果也會不同

2.2 Hash類型的底層實現(xiàn)

hash類型的底層實現(xiàn)主要分為兩種，ziplist和hashtable

ziplist是一塊存放于連續(xù)內(nèi)存的鏈表，基于內(nèi)存連續(xù)，它的讀取效率很高，尋找元素時直接遍歷，內(nèi)部不存儲前后節(jié)點這類數(shù)據(jù)，但是也正因為內(nèi)存連續(xù)，它本身也會收到一些限制，實際上ziplist要滿足以下兩種條件才會被使用

• 長度小于512
• 單個value小于64字節(jié)

如不滿足，強行使用，會導致涉及插入修改等發(fā)生的內(nèi)存拷貝成本較大，影響性能。

而不滿足時，我們會使用hashtable來實現(xiàn)，哈希表里面的hash搜索能保證時間復雜度接近O(1)，以鏈表數(shù)組的方式解決hash沖突，而當哈希表需要進行擴容時，為了避免單次擴容所導致的響應時間劇烈增加，它將單次擴容所需要的重哈希分散到后續(xù)對哈希表的增刪改查操作里，一步步進行hash擴容。

2.3 list類型的底層實現(xiàn)

list類型在redis3.2之前使用ziplist或者linkedlist去實現(xiàn)，而在3.2之后使用quicklist去實現(xiàn)。

quicklist是一種結(jié)合了ziplist和linkedlist兩者的鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部每個節(jié)點即為一個ziplist，這樣的設計實際上是對空間和時間的這種。

對于一個雙向列表而言，不僅需要保存內(nèi)部數(shù)據(jù)，還要維護前后指針，占用空間；當列表長度過長時，也會產(chǎn)生碎片化問題，因此我們將部分數(shù)據(jù)封裝在一個ziplist里，減少指針個數(shù)，并且減少內(nèi)存脆片，當然ziplist本身也不宜設置過長，找不到足夠大的連續(xù)空間給ziplist的話，存儲效率也會下降。具體長度設置要取決于業(yè)務場景。

2.4 set類型的底層實現(xiàn)

set類型主要由hashtable和intset實現(xiàn)

當內(nèi)部數(shù)據(jù)全為整數(shù)并且內(nèi)部數(shù)據(jù)量小于512個時，就使用intset去實現(xiàn)，intset本質(zhì)上是一個由整數(shù)實現(xiàn)的有序集合，內(nèi)部使用二分查找，和ziplist一樣，也是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，并且針對證書大小也進行了不同的編碼來實現(xiàn)對內(nèi)存的優(yōu)化。

當不滿足條件時，就會使用hashtable去實現(xiàn)，key即為存儲數(shù)據(jù)，因為我們不關(guān)心value的值，所以value一般存儲為null值。

2.5 zset類型的底層實現(xiàn)

zset類型由skiplist(跳表)來實現(xiàn)，以 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10中查找7為例，按照鏈表而言，要一個一個遍歷去查找，而對于跳表，每個節(jié)點內(nèi)部會隨機儲存下一個目標以及跳過的層數(shù)，比如從1開始，跳到4，4<7，因此不需要關(guān)心1-4之間的數(shù)據(jù)，4跳到8，8>7，因此回溯到4，4跳到6，然后6跳到8，發(fā)現(xiàn)8>7，因此回溯到6，6跳到7，這就是跳表的基礎(chǔ)原理，每個節(jié)點內(nèi)部會儲存下一個節(jié)點以及能夠跳躍的節(jié)點。

那么是怎么設定每個節(jié)點能夠跳躍到哪些節(jié)點的呢？

每個節(jié)點在初始化時，會隨機設置一個level數(shù)組來表明自身的層級(隨機概率p由開發(fā)者設定)，最下面一層存儲下一個節(jié)點，第二層存儲下一個擁有二層數(shù)組的節(jié)點，第三層存儲下一個擁有三層數(shù)組的節(jié)點，最終打到尾節(jié)點上。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

最新評論