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深入了解一下Redis的内存模型!

发布时间:2019-03-12 06:46:52 所属栏目:编程 来源:编程迷思
导读:一、前言 Redis是目前最火爆的内存数据库之一,通过在内存中读写数据,大大提高了读写速度,可以说Redis是实现网站高并发不可或缺的一部分。 我们使用Redis时,会接触Redis的5种对象类型(字符串、哈希、列表、集合、有序集合),丰富的类型是Redis相对于M

通过图中可以看出,双端链表同时保存了表头指针和表尾指针,并且每个节点都有指向前和指向后的指针;链表中保存了列表的长度;dup、free和match为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不同类型的值。而链表中每个节点指向的是type为字符串的redisObject。

压缩列表:压缩列表是Redis为了节约内存而开发的,是由一系列特殊编码的连续内存块(而不是像双端链表一样每个节点是指针)组成的顺序型数据结构;具体结构相对比较复杂,略。与双端链表相比,压缩列表可以节省内存空间,但是进行修改或增删操作时,复杂度较高;因此当节点数量较少时,可以使用压缩列表;但是节点数量多时,还是使用双端链表划算。

压缩列表不仅用于实现列表,也用于实现哈希、有序列表;使用非常广泛。

(3)编码转换

只有同时满足下面两个条件时,才会使用压缩列表:列表中元素数量小于512个;列表中所有字符串对象都不足64字节。如果有一个条件不满足,则使用双端列表;且编码只可能由压缩列表转化为双端链表,反方向则不可能。

下图展示了列表编码转换的特点:

深入了解一下Redis的内存模型!

其中,单个字符串不能超过64字节,是为了便于统一分配每个节点的长度;这里的64字节是指字符串的长度,不包括SDS结构,因为压缩列表使用连续、定长内存块存储字符串,不需要SDS结构指明长度。后面提到压缩列表,也会强调长度不超过64字节,原理与这里类似。

3、哈希

(1)概况

哈希(作为一种数据结构),不仅是redis对外提供的5种对象类型的一种(与字符串、列表、集合、有序结合并列),也是Redis作为Key-Value数据库所使用的数据结构。为了说明的方便,在本文后面当使用“内层的哈希”时,代表的是redis对外提供的5种对象类型的一种;使用“外层的哈希”代指Redis作为Key-Value数据库所使用的数据结构。

(2)内部编码

内层的哈希使用的内部编码可以是压缩列表(ziplist)和哈希表(hashtable)两种;Redis的外层的哈希则只使用了hashtable。

压缩列表前面已介绍。与哈希表相比,压缩列表用于元素个数少、元素长度小的场景;其优势在于集中存储,节省空间;同时,虽然对于元素的操作复杂度也由O(n)变为了O(1),但由于哈希中元素数量较少,因此操作的时间并没有明显劣势。

hashtable:一个hashtable由1个dict结构、2个dictht结构、1个dictEntry指针数组(称为bucket)和多个dictEntry结构组成。

正常情况下(即hashtable没有进行rehash时)各部分关系如下图所示:

下面从底层向上依次介绍各个部分:

dictEntry

dictEntry结构用于保存键值对,结构定义如下:

其中,各个属性的功能如下:

  •  key:键值对中的键; 
  •  val:键值对中的值,使用union(即共用体)实现,存储的内容既可能是一个指向值的指针,也可能是64位整型,或无符号64位整型; 
  •  next:指向下一个dictEntry,用于解决哈希冲突问题 

在64位系统中,一个dictEntry对象占24字节(key/val/next各占8字节)。

bucket

(编辑:核心网)

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