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TUhjnbcbe - 2024/9/10 16:14:00
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大家好,我是壹灯。

在Redis中,string类型是最常用的数据类型之一,用来存储字符串、整数和浮点数等。string数据结构是一个简单的键值对映射,键是一个字符串类型,值则是一个字符串或者二进制数据。在底层实现上,Redis通过disObject结构体实现数据存储和类型的区分。其中string类型通过定义了一个SDS(SimpleDynamicString)字符数组来实现:

/*SDSstringsajustasds.hSDSstring.*/typedefstructRedisObject{unsignedtype:4;//数据类型unsignedencoding:4;//编码方式unsignedlru:LRU_BITS;//LRU时间,用于缓存淘汰intfcount;//引用计数void*ptr;//指向实际数据的指针}robj;typedefstructRedisObjectSDS;

Redis通过这个结构体来存储string类型的数据。String的结构体相对比较简单,只需要保存一个SDS字符数组即可:

typedefstructRedisString{robjhdr;intlen;//字符串的长度charbuf[];//存储串内容的字符数组}__attribute__((__packed__))RedisString;

其中SDS和buf数组的结构定义如下:

typedefchar*sds;structsdshdr{intlen;//buf数组中已使用的长度intfe;//buf数组中剩余的长度charbuf[];//字符串数据(保存实际数据)};

上述代码中SDS实际上是一个sds*类型的数据。sds是一个二进制安全的字符串,它的结构如上所示,由一个或多个字节组成,其中最后一个字节必须为\0。Redis将其定义为动态字符串,因为它可以根据需要增长或缩小,同时还提供了一些特性,如惰性空间释放、二进制安全等,可以有效地提升内存使用率和系统性能。

Redis4.0之后新增了flatencoding的特性,意味着Redis可以在某些情况下无需将字符串转码为SDS,直接操作buf指针,加速数据的访问。具体实现如下:

/*SDSencodedobjectasastringobject.*/#defineREDIS_ENCODING_RAW0//使用buf指针直接操作,加速处理速度#defineREDIS_ENCODING_INT1//简单的整数编码#defineREDIS_ENCODING_HT2//字典编码/*Redisstringobject.*/typedefstructRedisString{robjhdr;//包含类型、编码方式、引用计数等字段的结构体intlen;//字符串的长度char*ptr;//存储串内容的指针union{intval;struct{int64_tmemblk;intmemencoding;}mem;}encoding;//编码类型(可以是RAW或者INT编码)}RedisString;

以上就是Redis中string数据结构的实现原理,通过SDS字符数组来实现存储和操作,同时也支持flatencoding,加速操作速度。

Redis的版本演化过程中,string数据结构也有一些变化:

Redis1.x版本中string数据结构中的buf数组使用了反向记录fe区间的方案,这种字符串实现方式多用于字符串长度较短的场合,可以有效的减少内存分配的次数,但需要较高的内存使用率和较低的存储效率;

Redis2.x版本中对string数据结构的实现进行了优化,主要是引入了SDS这个动态字符串,SDS进行了优化,提供了一些特性,如惰性空间释放、二进制安全等,可以大大提升内存使用率和系统性能;

Redis3.x版本中对string数据结构的实现没有做大的改动,而是在底层数据结构的组合使用上进行了优化;

Redis4.0版本之后,引入了flatencoding的特性,意味着Redis可以在某些情况下无需将字符串转码为SDS,直接操作buf指针,加速数据的访问。

总之,Redisstring数据结构的核心是SDS动态字符串,从Redis2.x版本开始,这个数据结构就扎根了Redis的底层实现。各个版本的演化则主要是在优化、改进和新增功能等方面进行的,如引入SDS特性、flatencoding等。

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