Redis数据结构原理是什么

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时间:2023-05-28
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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];
}

以上就是Redis数据结构原理是什么的详细内容。

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