redis

redis是单线程的，一堆客户端的链接都是先到内核的，redis和内核之间使用epoll，也就是非阻塞的 IO 多路复用，redis就可以用一个线程使用epoll遍历很多客户端连接，哪个客户端有数据就来处理谁，左边是 IO 操作，右边是内存操作，内存操作的速度是远大于 IO 的操作的，所以redis线程对应很多连接是没有问题的。这里的处理的而且是redis的worker线程，redis还有别的线程去处理别的事情，比如持久化、异步删除等。

基本数据结构

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;
    unsigned encoding:4;
    unsigned lru:LRU_BITS;

    int refcount;
    void *ptr;
} robj;

• type：对外的数据类型，string、hash、list、set、zset，通过type命令看到的类型
• encoding内部实际保存类型数据类型，很重要，例如list其实分为ziplist quicklist
• lru缓存淘汰机制时使用
• refcount：引用计数，主要用于内存回收
• ptr：指向真实的数据存储

redis 数据类型

• String 字符串：底层是Int 简单动态字符串sds
• Hash 哈希：底层是ZipList Hashtable
• List 列表：底层为Ziplist quicklist双向循环链表
• Set 集合：底层为intset hashtable
• Zset 有序集合：底层为Ziplist skiplist 跳表

String 字符串

Redis 自己构建了一个简单动态字符串：sds

sds内部又可以转换为int、embstr、raw

127.0.0.1:6379>set a 1
ok
127.0.0.1:6379>type a
string
127.0.0.1:6379>object encoding a
"int"
127.0.0.1:6379>set b abc
ok
127.0.0.1:6379>type b
string
127.0.0.1:6379>object encoding b
"embstr"
127.0.0.1:6379>set c aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaasdasdsdsdasdasdsaddqwdqwdqwdwqdqwwqwqdqwqdwsadasdasdasdsa
127.0.0.1:6379>type c
string
127.0.0.1:6379>object encoding c
"raw"

• 值为int的时候内部编码就是int
• 值小于等于 44 字节的时候为embstr
• 大于 44 字节的时候为raw

embstr：存储结构是一块连续的内存空间，请求一次就行了

raw：是不连续的内存空间，是需要请求 2 次

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struct sdshdr {
    unsigned int len; // buf 中已经使用的长度
    unsigned int free; // buf 中未使用的长度
    char buf[]; // 柔性数组 buf
};

设计原因：

• 效率，它单独保存了使用的长度，直接使用即可，复杂度为O(1)
• 防止数据溢出，SDS 是二进制安全的，通过len来判断是否结尾，来进行扩充然后再来进行修改，不会像 string 一样判断\0是否为结尾
• 空间预分配，会先先查未使用的空间，满足就直接使用，不满足就再去扩充空间，可以有效减少内存分配的次数
• 惰性空间释放，字符串缩短时，并不会立即回收多余的空间，防止当重新修改时再进行预分配，就增加了内存分配的次数

查看源码：

sds.h和sds.c文件

reids在 3 版本后面进行了修改

文件地址https://github.com/redis/redis/blob/unstable/src/sds.h

typedef char *sds;

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length 第三位保存头部类型，高5位代表保存字符串的长度 */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used 已存储的字符串长度 */
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator 能存储的字符串的最大容量 */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[]; // 存储字符串的数组
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};

设计根本：针对不同大小的数据保存为不同的类型，为了节省内存空间。

源码地址：https://github.com/redis/redis/blob/unstable/src/sds.c

redis 会对字符串长度进行判断，根据长度的不同选择不同的结构，其中embstr对应的就是SDS_TYPE_8，而raw则代表其他更大的数据类型。

static inline char sdsReqType(size_t string_size) {
    if (string_size < 1<<5)
        return SDS_TYPE_5;
    if (string_size < 1<<8)
        return SDS_TYPE_8;
    if (string_size < 1<<16)
        return SDS_TYPE_16;
#if (LONG_MAX == LLONG_MAX)
    if (string_size < 1ll<<32)
        return SDS_TYPE_32;
    return SDS_TYPE_64;
#else
    return SDS_TYPE_32;
#endif
}