redis 筆記01

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文中內容摘自《redis設計與實現》

 

簡單動態字串

1. redis自己構建了一種名為簡單動態字串(simple dynamic string,SDS)的抽象類別型，並將SDS用作Redis的預設字串表示

2. SDS屬性：

    1). free : 未使用的空間

    2). len : 已儲存字串的長度

    3). buf : char類型數組，字串儲存的內容，最後一個位元組是一個Null 字元‘\0‘

3. SDS遵循C字串以Null 字元串結尾的慣例，儲存Null 字元的1位元組空間不計算在SDS的len屬性裡面。遵循Null 字元串慣例的好處是，SDS可以直接重用一部分C字串函數庫裡的函數。

4. SDS與C字串的區別：

    1). C字串擷取字串的長度的複雜度為O(N)，SDS擷取字串長度的複雜度為O(1)

    2). C字串的API是不安全的，可能會造成緩衝區溢位。SDS的API是安全的，不會造成緩衝區地溢出。

    3). C字串修改字串的長度N次必然需要執行N此記憶體配置。SDS修改字串長度N次最多需要執行N此記憶體重新分配。SDS減少修改字串時帶來的記憶體重新分配次數的方式：

         a. 空間預分配

         b. 惰性空間釋放

    4). C字串只能儲存文本資料。SDS可以儲存或者位元據。

    5). SDS只能相容部分C字串函數 

5. 二進位安全：隨熱按資料庫一般用於儲存文本資料，但使用資料庫來儲存位元據的情境也不少見。為了確保Redis可以適用於各種不同的使用情境，SDS的API都是二進位安全的，

                     所有SDS API都會以二進位的方式來處理SDS存放在buf數組裡的資料。程式不會對其中的資料做任何的限制、過濾、或者假設，資料寫入時什麼樣的，他被讀取就是什麼樣的。

 

鏈表：

Redis的鏈表實現的特徵可以總結如下：

1. 雙端：鏈表節點帶有prev和next指標，擷取某個節點的前置節點和後置節點的複雜度都是O(1)

2. 無環：表前端節點的prev指標和表尾節點的next指標都指向NULL，對鏈表的訪問以NULL為節點。

3. 帶表頭指標和表尾指標：通過list結構的head指標和tail指標，程式擷取鏈表的表前端節點和表尾節點的複雜度為O(1)

4. 帶鏈表長度計數器：程式使用list結構的len屬性來對list持有的鏈表節點進行計數，程式擷取鏈表中節點數量複雜度為O(1)

5. 多態：鏈表節點使用void*指標來儲存節點值，並且可以通過list結構的dup、free、match三個屬性為節點值設定類型特定函數，所以鏈表可以用於儲存各種不同類型的值。

6. 鏈表被廣泛用於redis的各種功能，比如列表鍵、發布與訂閱、慢查詢、監視器等

 

字典：

1. 字典，又稱為符號表，關聯陣列或映射，是一種用於儲存索引值對的抽象資料結構。

2. Redis的字典使用雜湊表作為底層實現，一個雜湊表裡面可以有多個雜湊表節點，而每個雜湊表節點就儲存了字典中的一個索引值對。

3. 字典被廣泛用於實現Redis的各種功能，其中包括資料庫和雜湊鍵。

4. Redis中的字典使用暗黑系表作為底層實現，每個字典帶有兩個雜湊表，一個平時使用，另一個僅在進行rehash時使用。

5. 雜湊表使用鏈地址法來解決鍵衝突，被分配到同一個索引上的多個索引值對會串連成單向鏈表。最新的索引值在最上面，便於訪問。

6. 在對雜湊表進行擴充或者收縮操作時，程式需要將現有的雜湊表包含的所有索引值對rehash到新雜湊表裡面，並且這個rehash過程並不是一次性完成的，而是漸進式的。

7. 因為在進行漸進式rehash的過程中，字典會同時使用ht[0]和ht[1]兩個雜湊表，所有在漸進式rehash進行期間，字典的刪除、尋找、更新等操作會在兩個雜湊表上進行。先找ht[0]，再找ht[1].

    另外，在漸進式rehash期間，新添加到字典中的索引值對一律被儲存到ht[1]中。

8. 雜湊表的擴充與收縮：

    滿足一下任意條件時，執行擴充操作：

    1). 伺服器目前沒有在執行BGSAVE或者BGREWRITEAOF命令，並且雜湊表的負載因子大於等於1。

    2). 伺服器目前正在執行BGSAVE或者BGREWRITEAOF命令，並且雜湊表的負載因子大於等於5

    另一方面，當雜湊表的負載因子小於0.1時，程式自動開始對雜湊表執行收縮操作。

 

跳躍表：

1. 跳躍表是以各種有序資料結構，它通過在每個節點中維持多個指向其他節點的指標，從而達到快速存取節點的目的。

2. Redis只有兩個地方用到跳躍表：一個是實現有序集合鍵，另一個是在叢集節點中用作內部資料結構。

3. 跳躍表是有序集合的底層實現之一。

4. Redis的跳躍表實現由zskiplist和zskiplistNode兩個結構組成，其中zskiplist用於儲存跳躍表資訊(比如表前端節點、表尾節點、長度)，而zskiplistNode則用於表示跳躍表節點。

5. 每個跳躍表節點的層高都是1至32之間的隨機數。

6. 在同一個跳躍表中，多個節點可以包含相同的分值，但每個節點的成員對象必須是唯一的。

7. 跳躍表的節點按照分值大小進行排序，當分值相同時，節點按照成員對象的大小進行排序。

 

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