Redis 数据结构综述

这里所说的数据结构用于 redis 内部存储 key-value 的，其他诸如 redis 配置相关的数据结构，不在此篇讨论范围。

一览 redis 数据结构

dict

dict，哈希表，redis 所有的 key-value 都存储在里面。如果曾经学过哈希表这种数据结构，那么很容易能写出一个来，但 redis dict 考虑了更多的功能。

// 哈希表（字典）数据结构，redis 的所有键值对都会存储在这里。其中包含两个哈希表。
typedef struct dict {
    // 哈希表的类型，包括哈希函数，比较函数，键值的内存释放函数
    dictType *type;

    // 存储一些额外的数据
    void *privdata;

    // 两个哈希表
    dictht ht[2];

    // 哈希表重置下标，指定的是哈希数组的数组下标
    int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */

    // 绑定到哈希表的迭代器个数
    int iterators; /* number of iterators currently running */
} dict;

redisObject

redisObject，任何 value 都会被包装成一个 redisObject，redisObject 能指定 value 的类型，编码方式等数据属性。

typedef struct redisObject {
    // 刚刚好 32 bits

    // 对象的类型，字符串/列表/集合/哈希表
    unsigned type:4;

    // 未使用的两个位
    unsigned notused:2;     /* Not used */

    // 编码的方式，redis 为了节省空间，提供多种方式来保存一个数据
    // 譬如：“123456789” 会被存储为整数 123456789
    unsigned encoding:4;

    // 当内存紧张，淘汰数据的时候用到
    unsigned lru:22;        /* lru time (relative to server.lruclock) */

    // 引用计数
    int refcount;

    // 数据指针
    void *ptr;
} robj;

zset

zset，是一个跳表，插入删除速度非常快。

typedef struct zset {
    // 哈希表
    dict *dict;

    // 跳表
    zskiplist *zsl;
} zset;

adlist

typedef struct list {
    // 头指针
    listNode *head;

    // 尾指针
    listNode *tail;

    // 数据拷贝函数指针
    void *(*dup)(void *ptr);

    // 析构函数指针
    void (*free)(void *ptr);

    // 数据比较指针
    int (*match)(void *ptr, void *key);

    // 链表长度
    unsigned long len;
} list;

ziplist

ziplist，是一个压缩的双链表，实现了针对 CPU cache 的优化。ziplist 实际上一个字符串，通过一系列的算法来实现压缩双链表。

TODO 增加一个欢快的跳表结构图

intset

intset，整数集合。

typedef struct intset {
    // 每个整数的类型
    uint32_t encoding;

    // intset 长度
    uint32_t length;

    // 整数数组
    int8_t contents[];
} intset;

sds

sds，字符串数据结构，因为经常涉及字符串的操作，redis 做了特殊的实现，文档中将其称为 Hacking String.

typedef char *sds;

edis 命令和相关的数据结构

以添加数据的一类命令 SET,HSET,LPUSH,SADD,ZADD 为例，分别看看哪个命令底层用了哪些数据结构。

SET 命令底层所使用的即为 sds，或者整型数据类型 int,long long 等，或者浮点型 float，double。不同的情况所使用的数据类不同，SET 底层所使用的数据类型是最为简单的。
HSET 命令底层所使用的即为压缩双链表 ziplist，而非哈希表 dict。
LPUSH 命令底层所使用的即为压缩双链表 ziplist。
SADD 命令情况较为特殊，SADD 所面向的是一个集合（set）。如果往集合总添加的数据都是整数，会采用整数集合 intset；如果集合中的数据有一个不为整数，会采用哈希表 dict。因此，会一个特殊的情况，假使前 N个数据都为整数，第 N+1个数据为非整数，如字符串，那么数据结构会从 intset 转换为 dict。
ZADD 也较为特殊，SADD 所面向的是一个有序集合（sorted set）。ZADD 底层数据结构可以采用跳表 skiplist 和哈希表 dict 的结合；也可以采用 ziplist。具体选用哪种需要看 server.zset_max_ziplist_entries 和 server.zset_max_ziplist_value 两个配置变量的设置。前者掺合 dict 是为了能快速查找某个成员是否存在于跳表中。有序集一个较为普遍的应用是排行榜。

除了双链表 adlist，我将在接下来的系列文章中一一讲解每一个数据结构，以及选用相应数据结构的目的。

Redis 数据结构综述