String 資料結構

首先我來看下, Redis 中 String 的資料結構:
我們稱之為 SDS (Simple Dynamic String) 簡單動態字串

struct sdshdr {
    //記錄buf陣列中已經使用的位元組數(等價于字串的長度strlen)
    int len;

    //記錄buf陣列中未使用的位元組數(用于動態擴容)
    int free;

    //位元組陣列,用于保存字串
    char buf[];
}

對比C語言字串:

優化了獲取字串長度的時間復雜度為: O(1)

因為 SDS 維護了一個 len 欄位，這個欄位的設定和更新是由 SDS 的 API 在執行時自動完成的，
杜絕緩沖區溢位

在使用 c 語言函式 strcat(s1, " Cluster") (在 s1 字串后面拼接另一個字串) 時，如果忘記提前為 s1 分配足夠的空間，那么 strcat 函式執行之后，將會導致s1后面的空間內容被意外修改，
而 Redis 在對 SDS 修改時，會提前檢查長度時候足夠，才執行相關操作，如果長度不夠，會先擴展 s 的空間，再執行
減少記憶體重分配

在 SDS 維護了 free 欄位，可以知道未使用的位元組數，這樣在動態擴充字串時可以根據這個值判斷要不要重新分配記憶體
二進制安全

C語言是依靠 \0 作為字串的結束標志的,這意味著字串中間不能再次包含 \0 字符, 而 SDS 記錄了字串的實際長度, 所以它可以做更多的事情, 比如保存圖片
兼容部分 C字串函式

雖然 SDS 是二進制安全的，但他們都遵守在字串末尾額外分配一個位元組容納 \0 當結尾，這就是為了讓那些保存文本資料的 SDS 可以重用 <string.h> 庫

RedisObject 資料結構

在redis中存盤的每個物件都表示為一個redisObject,它記錄了這個物件的資料型別,編碼方式,指向實際內容的指標等

typedef struct redisObject {
    // 型別 4bits (String,Hash,Set,List等)
    unsigned type:4;

    // 編碼方式 4bits (int, embstr, raw 等)
    unsigned encoding:4;

    // LRU 時間（相對于 server.lruclock） 24bits
    unsigned lru:22;

    // 參考計數 Redis里面的資料可以通過參考計數進行共享 32bits
    int refcount;

    // 指向實際存盤的物件 (比如:指向一個SDS字串物件) 64bits
    void *ptr;
} robj;

String的三種編碼方式

int

當保存的值為整數且值的大小不超過long的范圍,使用整數存盤
embstr

當字串長度不超過44個位元組時,使用embstr編碼
(只實作一次分配記憶體空間,只允許讀,若修改資料,就會轉成raw編碼)
raw

大于44位元組時,用raw編碼

int編碼不必多說,為了數值計算方便

為什么要分為 embstr 和 raw 呢?

首先來張圖,直觀感受下,這2種存盤方式的記憶體布局:

embstr VS raw.png

embstr 是連續存盤的,也就是說 RedisObject 物件頭和 SDS 字串的實際內容是連續在一起存盤的,也就是 RedisObject 中的ptr 指向的內容,就緊跟著在后面 (只要分配1次記憶體)
raw 是不連續存盤的, ptr 指向的內容,是單獨分配的(要分配2次記憶體)

這么做的原因當然是為了性能考慮,Redis考慮到多數字串,可能都不會很長, 這樣使用 embstr 只需分配一次記憶體(也很小),而且還是連續的存盤,性能很高,也有利于減少記憶體碎片

String編碼演示

使用 TYPE key 查看物件的資料型別
使用 OBJECT ENCODING key 查看物件的編碼方式

演示 int 編碼:

127.0.0.1:6379> set age 100
OK
127.0.0.1:6379> type age 
string
127.0.0.1:6379> object encoding age
"int"

演示 embstr 編碼:

127.0.0.1:6379> SET name tom
OK
127.0.0.1:6379> TYPE name
string
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING name
"embstr"

演示 raw 編碼:

127.0.0.1:6379> set name sdsdnjjkasjdnnjasjdnasldklaksdkkansndmasdulasndnkadashdahsdhkpasduasdybasbdvcfaffafkgsaas
OK
127.0.0.1:6379> type name
string
127.0.0.1:6379> object encoding name
"raw"

String的常用命令

SET: 添加或修改一個已經存在的String型別的鍵值對
GET: 根據key獲取String型別的value
INCR: 讓一個整形存盤的String型別的value自增1
INCRBY: 讓一個整形存盤的String型別的value自增指定的步長, 例如 incrby num 2, 讓num的值自增2
INCRBYFLOAT: 讓一個浮點型別的數值自增指定的步長
SETNX: 添加一個String型別的鍵值對,前提是這個key不存在,否則不執行(可用于實作分布式鎖)
SETEX: 添加一個String型別的鍵值對,并且指定超時時間
更多 String 命令,請查閱官方檔案

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標籤：.NET技术

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