Redis为何这么快——数据存储角度

本文内容思想导图如下：

一、简介和应用

Redis是一个由ANSI C说话编写，机能优越、支持收集、可耐久化的K-K内存数据库，并提供多种说话的API。它常用的范例首要是 String、List、Hash、Set、ZSet 这5种

Redis在互联网公司一样平常有以下应用:

•  String：缓存、限流、计数器、漫衍式锁、漫衍式Session
•  Hash：存储用户信息、用户主页会见量、组合查询
•  List：微博存眷人时刻轴列表、简朴行列
•  Set：赞、踩、标签、挚友相关
•  Zset：排行榜

再好比电商在大促销时，会用一些非凡的计划来担保体系不变，扣减库存可以思量如下计划：

上图中，直接在Redis中扣减库存，记录日记后通过Worker同步到数据库，在计划同步Worker时必要思量并发处理赏罚和一再处理赏罚的题目。

通过上面的应用场景可以看出Redis长短常高效和不变的，那Redis底层是怎样实现的呢？

二、Redis的工具redisObject

当我们执行set hello world呼吁时，会有以下数据模子：

•  dictEntry：Redis给每个key-value键值对分派一个dictEntry，内里有着key和val的指针，next指向下一个dictEntry形成链表，这个指针可以将多个哈希值沟通的键值对链接在一路，由此来办理哈希斗嘴题目(链地点法)。
•  sds：键key“hello”是以SDS（简朴动态字符串）存储，后头具体先容。
•  redisObject：值val“world”存储在redisObject中。现实上，redis常用5中范例都是以redisObject来存储的；而redisObject中的type字段指明白Value工具的范例，ptr字段则指向工具地址的地点。

redisObject工具很是重要，Redis工具的范例、内部编码、内存接纳、共享工具等成果，都必要redisObject支持。这样计划的甜头是，可以针对差异的行使场景，对5中常用范例配置多种差异的数据布局实现，从而优化工具在差异场景下的行使服从。

无论是dictEntry工具，照旧redisObject、SDS工具，都必要内存分派器（如jemalloc）分派内存举办存储。jemalloc作为Redis的默认内存分派器，在减小内存碎片方面做的相比拟力好。好比jemalloc在64位体系中，将内存空间分别为小、大、庞大三个范畴；每个范畴内又分别了很多小的内存块单元；当Redis存储数据时，会选择巨细最吻合的内存块举办存储。

前面说过，Redis每个工具由一个redisObject布局暗示，它的ptr指针指向底层实现的数据布局，而数据布局由encoding属性抉择。好比我们执行以下呼吁获得存储“hello”对应的编码：

redis全部的数据布局范譬喻下（重要，后头会用）：

三、String

字符串工具的底层实现可所以int、raw、embstr（上面的表对应著名称先容）。embstr编码是通过挪用一次内存分派函数来分派一块持续的空间，而raw必要挪用两次。

int编码字符串工具和embstr编码字符串工具在必然前提下会转化为raw编码字符串工具。embstr：<=39字节的字符串。int：8个字节的长整型。raw：大于39个字节的字符串。

简朴动态字符串（SDS），这种布局更像C++的String可能Java的ArrayList<Character>，长度动态可变：

struct sdshdr {  
 // buf 中已占用空间的长度  
 int len;  
 // buf 中剩余可用空间的长度  
 int free;  
 // 数据空间  
 char buf[]; // ’’空字符末了  
}; 

•  get：sdsrange---O(n)
•  set：sdscpy—O(n)
•  create：sdsnew---O(1)
•  len：sdslen---O(1)

常数伟大度获取字符串长度：由于SDS在len属性中记录了长度，以是获取一个SDS长度时刻伟大度仅为O(1)。

预空间分派：假如对一个SDS举办修改，分为一下两种环境：

•  SDS长度（len的值）小于1MB，那么措施将分派和len属性同样巨细的未行使空间，这时free和len属性值沟通。举个例子，SDS的len将酿成15字节，则措施也会分派15字节的未行使空间，SDS的buf数组的现实长度酿成15+15+1=31字节（特殊一个字节用户生涯空字符）。
•  SDS长度（len的值）大于便是1MB，措施会分派1MB的未行使空间。好比举办修改之后，SDS的len酿成30MB，那么它的现实长度是30MB+1MB+1byte。

（编辑：湖南网）

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