Redis设计核心-1-Redis底层数据结构总结2

最新推荐文章于 2024-10-23 09:20:59 发布

知乎-小拿

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分类专栏： redis 文章标签： Redis底层数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/yqxz045000/article/details/91354088

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前言

最近看了相关的Redis设计核心相关的书籍，对Redis有了一些小的认识，然后自己也做一些产出加深映象，我会从几个方面去总结Redis设计的核心内容：Redis底层数据结构总结、Redis高性能由哪些基础支撑、Redis应用场景、那些有趣的功能。

概述

本篇主要内容是Redis底层数据结构总结。Redis供用户直接使用的数据结构有String、List、Set、Zset、Hash等结构，而这些结构下层又基于一些数据结构，这些数据结构被设计的非常优美，来提供了Redis高效的性能、低内存占用、多样的功能等，他们有Dict、RedisObject、SDS、ZipList、QuickList、Listpak、Skiplist，我将从是什么、为什么使用、设计思想、特点、实现结构几个方面去总结。续上次说到了Ziplist，本章将继续介绍剩余的底层数据结构。

Redis是如何在ziplist和skiplist中选择的：

实现结构

QuickList

是什么

quicklist是List的底层数据结构，他是ziplist和linkedlist的混合体，将双向链表按段划分，每一段使用ziplist来紧凑存储，多个ziplist之间使用双向指针串联

为什么使用

1.因为双向链表结构每个元素都需要维护前后向指针，当元素较小时，本身的结构会比元素占用的空间多，浪费内存资源。
2.双链链表的每个元素内存是独立的，加剧了内存碎片率。
3.ziplist使用紧凑字节数组存储，但对于大长度的修改操作可能触发空间重分配
4.ziplist元素之间不独立，可能导致级联更新。

所以quciklist采用了双方的优点，避免了双方的缺点，采用分段的方式将一个长链表划分成多段node节点，每一段node节点使用ziplist存储：1.采用ziplist节省内存的优点 2.采用ziplist连续内存，降低内存碎片率 3.避免生成大的ziplist减少内存空间重分配的影响，4.减少node节点数量，使维护的指针数量变少节省内存空间；5.提供数据压缩功能，因为一般链表操作首尾更多，对中间元素来提高存储效率

设计思想

Quicklist采用了Ziplist高效存储的特点，并且避免了将ziplist分段存储，避免单个Ziplist过大导致的操作缓存，将Ziplist当成一个Node使用，多个Node串联形成一条双向链表。

特点

1.结合ziplist和linkedlist的特点；
2.降低内存碎片率；
3.使用ziplist降低内存占用；
4.访问头尾的时间复杂度为O(1)；
5.可以快速跳过ziplist；
6.快速删除；
7.提供压缩功能
8.Ziplist的一些缺点仍存储，比如元素之间不独立、不适合存储大量元素、每次修改都会触发realloc，但是Quicklist限制了Ziplist的最大长度，即使发生以上情况对性能的影响也较小
9..ziplist的拆分和合并。Quicklist模式Ziplist节点最大为8kb，当超出时则生成新ziplist节点，所以对中间的元素修改时可能导致ziplist的拆分和合并。
10.存储有序、可重复的小字节元素，充分利用ziplist的特性，一般list适用在访问最新数据的场景或者提供顺序访问

实现结构

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