Redis底层数据结构解析

String 数据结构详解

String 底层数据类型

• int：如果value可以转换成一个long类型的数字，那么就用int保存value。只有整数才会使用int,如果是浮点数，Redis内部其实是先将浮点数转化成字符串，然后保存。

• 数字长度超过 20 不会用 int 类型保存
• 数字值小于 1000 时，直接指向内存，类似 java 的 Integer，值为 -128～127 时，从缓存读取。

• embstr：如果value是一个字符串类型，并且长度小于44字节的字符串，那么Redis就会用embstr保存。代表embstr的底层数据结构是SDS(Simple Dynamic String 简单动态字符串)

将 redis 对象和SDS 数据结构一次性分配在连续的内存当中。SDS 数据结构放在 redisobject 对象后面。
优点： 快速创建销毁，数据布局好，访问更快。

• raw：如果value是一个字符串类型，并且长度大于44字节，就会用raw保存。

Hash 数据结构详解

Hash 底层数据类型

根据 hash-max-listpack-entries 和 hash-max-listpack-value 这两个配置参数结合保存的键值对决定使用哪种数据类型。

如果键值对个数小于 hash-max-listpack-entries 值或者所有键值对的字符串总长度小于 hash-max-listpack-value 的值，就使用 listpack。

否则使用 hashtable。数据量增大的时候可由 listpack 升级为 hashtable，但是 hashtable 不能降级为 listpack。

• hash-max-listpack-entries：限制 value 里键值对的个数，默认 512。
• hash-max-listpack-value：限制 value 里所有字符串的长度，默认 64M。

listpack 和 ziplist

redis6 以前都是用 ziplist，redis7 开始都用了 listpack。

ziplist
是一种内存紧凑型的数据结构，占用连续的一块内存空间，整个数据结构类似于数组，两端都可以 push 和 pop，时间复杂度都是 O(1)。

ziplist 的节点的结构如下

• prevlen：前一个节点的长度，为了支持反向遍历。

如果前面节点的长度在 1～254 之间，prevlen 长度为 1 字节；如果前面节点长度超过 254 字节，prevlen 长度为 5 字节。

• encoding：编码类型
• content：数据

ziplist 缺点
可能发生连锁更新问题。

当每个节点的长度都在 250～253，这时向头节点插入一个长度超过 253 的 entry，那么前头节点的 prevlen 需要从 1 字节扩充到 5 字节，前头节点扩充之后整体长度超过了 253，它的后一个节点的 prevlen 也需要扩充，以此类推，所有的节点都需要重新调整空间。

这种特殊情况下产生的连续多次空间扩展操作，称为连锁更新。

listpack

listpack 和 ziplist 的主要区别是 listpack 解决了连锁更新的问题。listpack 的整体结构和 ziplist 差不多， 通过使 prevlen 存储的自己的长度的方式解决的。

List 数据结构详解

List 底层数据类型

• listpack：数据量少的时候用 listpack。通过参数 list-max-listpack-size 判定数据量的多少。

list-max-listpack-size : 值为正数的时候表示超过多少节点个数算大数据量；值为负数的时候根据节点大小来判断，推荐 -1(4kb) 或 -2(8kb)。

• quicklist：数据量多的时候用 listpack。

listpack 底层类似数组结构，查询数据快，更新数据慢，链表结构更新数据快，查询数据慢，单独使用哪一种都有效率问题，qiuklist 集两种结构精华，使用链表加数组的方式存储。

整体是一个链表结构，不过每个链表节点存储内容指针指向的是具体保存数据的 listpack 结构。

Set 数据结构详解

Set 底层数据类型

• intset：如果 value 是都不超过 64 位的数字，使用 intset。
• listpack
• hashtable

这两个参数决定使用 listpack 还是 hashtable，和 hash 数据类型的规则一样。
set-max-listpack-entries： 默认 128
set-max-listpack-value ：默认 64M

ZSet 数据结构详解

ZSet 底层数据类型

• listpack
• skiplist(跳表)：使用空间换时间的解决方案，适合数据量大，读多写少的场景。

zset-max-listpack-entries: 默认 128
zset-max-listpack-value: 默认 64