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Redis數據結構原理淺析_Redis

作者:yunmengmeng ? 更新時間: 2023-05-22 編程語言

RedisDb

Redis服務器默認有16個數據庫,一個數據庫對應一個RedisDB數據結構。

typedef struct redisDb {
    dict *dict;
    dict *expires;
    dict * blocking_keys;
    dict * ready_keys;
    dict * watched_keys;
    ......
}

  • dict:鍵空間散列表,用于存放所有鍵值對
  • expires:過期時間散列表,存放鍵的過期時間
  • blocking_keys:處于阻塞狀態的鍵和對應的client
  • ready_keys:解除阻塞狀態的鍵和對應的client,與blocking_keys屬性相對
  • watched_keys:watch的鍵和對應的client,主要用于事務

RedisObject

Redis的鍵值都是redisObject對象,每次當我們在Redis的數據庫中新創建一個鍵值對時,會生成一個用于鍵名的redisObject對象和一個用于鍵值的redisObject對象

trpedef struct RedisObject {
    int4 type;
    int4 encoding;
    void *ptr;
    int24 lru;
    int32 refcount;
}
字段 描述 說明
type 用于表示Redis對應的類型 string、list、hash、set、zset、stream等,用枚舉表示
encoding 內部編碼 int,embstr,raw,hashtable,quicklist, ziplist,intset,skiplist等,用枚舉表示
lru 24位,可選LFU或LRU 當為LRU時,表示最后一次訪問時間;當為LFU時,高16位用來表示分鐘級別的訪問時間,低8位用來表示訪問頻次,頻次的增加使用的是概率算法,基數越大越難增加;訪問時間更新時,存在一定概率將訪問頻次衰減。(兩者共有)訪問時間是對一個數取模,當前時間也取模, 當前時間大于訪問時間,則為兩數之差;當前時間小于訪問時間,則為當前時間加上模數與訪問時間之差
refcount 引用計數 初始值為1,實際應用中參考意義不大
ptr 指針,占8個字節,指向數據的地址 dict、expires等,指針指向同一個地址

object命令,就是對RedisObject的相關操作。

修改內存淘汰策略

object idletime key # 返回key的空閑時間,即上次讀寫鍵以來經過的近似描述,在lfu模式下不可用

config set maxmemory-policy volatile-lfu # 修改內存淘汰策略
set name zhangsan
object freq name # 獲取計數值,僅lfu模式下可用,初始化為5

get name

object freq name # 再次訪問,返回為6

int

當string值為整數并且小于等于long的最大值時,encoding為int類型,ptr直接指向該int型地址

embstr與raw

Redis的字符串叫SDS(Simple Dynamic String,簡單字符串),對應key,非整數型的String值

trpedef struct SDS {
    int8 capacity; // 數組容量
    int8 len; // 實際長度
    int8 flags;
    byte[] content; // 數組內容
}

可以看出,SDS與Java的ArrayList結構類似,也是分配初始長度,長度超出時擴容。Redis規定字符串的長度不能超過512M。

當長度特別短時,使用embstr形式存儲;當長度超出44字節時,使用raw形式存儲。

已知內存分配器最大分配單位是64字節,RedisObject占16個字節,SDS標識占3個字節,字符串以NULL結尾需要占用一個字節,因此當字符串長度小于等于44時,只需要分配一次內存。RedisObject與SDS在同一內存單位,我們將這種數據結構稱為embstr,而不在同一內存單位的,稱為raw。

dict

dict(encoding編碼為hashtable類型,字典)對應hash、set、zset(用于存儲value與score的映射)集合。

dict與Java的HashMap結構類似,不同的是HashMap擴容是申請數組,然后遍歷,將舊數據重新hash后掛到數組下面,作為單線程的Redis很難承受這樣耗時的過程,所以它使用了兩個數組,先返回,然后空閑的時候一點一點搬數據,搬完之后再將舊數據清空,我們將這樣的過程成為漸進式rehash。

typedef struct dict {
    dictht ht[2];
}

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7048603894728884255

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