前言
Redis 并沒有直接使用資料結構來實作鍵值對資料庫, 而是基于這些資料結構創建了一個物件系統, 這個系統包含字串物件、串列物件、哈希物件、集合物件和有序集合物件這五種型別的物件, 每種物件都用到了至少一種我們前面所介紹的資料結構,
通過這五種不同型別的物件, Redis 可以在執行命令之前, 根據物件的型別來判斷一個物件是否可以執行給定的命令, 使用物件的另一個好處是, 我們可以針對不同的使用場景, 為物件設定多種不同的資料結構實作, 從而優化物件在不同場景下的使用效率,
除此之外, Redis 的物件系統還實作了基于參考計數技術的記憶體回識訓制: 當程式不再使用某個物件的時候, 這個物件所占用的記憶體就會被自動釋放; 另外, Redis 還通過參考計數技術實作了物件共享機制, 這一機制可以在適當的條件下, 通過讓多個資料庫鍵共享同一個物件來節約記憶體,
物件的型別與編碼
Redis 使用物件來表示資料庫中的鍵和值, 每次當我們在 Redis 的資料庫中新創建一個鍵值對時, 我們至少會創建兩個物件, 一個物件用作鍵值對的鍵(鍵物件), 另一個物件用作鍵值對的值(值物件),
Redis 中的每個物件都由一個 redisObject 結構表示, 該結構中和保存資料有關的三個屬性分別是 type 屬性、 encoding 屬性和 ptr 屬性:
1 typedef struct redisObject { 2 3 // 型別 4 unsigned type:4; 5 6 // 編碼 7 unsigned encoding:4; 8 9 // 指向底層實作資料結構的指標10 void *ptr;11 12 // ...13 14 } robj;
我們可以看到一個物件中主要包含了三種欄位,
type: 表示物件的型別,比如String,List,Hash等等
encoding:表示物件底層用的是什么資料結構,如INT(整數),EMBSTR(簡潔版sds),RAW(sds),HT(map)等等
ptr:ptr是一個指標,指向物件所用的資料結構,
如下圖所示:
set k v
k是String型別,embstr資料結構,也就是簡潔版的sds,后續講,

embstr與sds區別
之前我們講資料結構,都沒有見到過embStr,是的,我也是看到這一節才知道有這個東西的,
Redis為了優化,搞了一個embStr,他是為了專門存短字串的一種編碼優化方式,
embstr編碼將創建字串物件所需的記憶體分配次數從raw編碼的兩次降低為一次,raw編碼會呼叫兩次記憶體分配函式來分別創建redisObject結構和sdshdr結構, 而embstr編碼則通過呼叫一次記憶體分配函式來分配一塊連續的空間, 空間中依次包含redisObject和sdshdr兩個結構,因為一個連續,一個不連續,
- 釋放
embstr編碼的字串物件只需要呼叫一次記憶體釋放函式, 而釋放raw編碼的字串物件需要呼叫兩次記憶體釋放函式,理由同上
- 因為
embstr編碼的字串物件的所有資料都保存在一塊連續的記憶體里面, 所以這種編碼的字串物件比起raw編碼的字串物件能夠更好地利用快取帶來的優勢,
總的來說,因為embstr分配的是一段連續的記憶體,使得它分配釋放記憶體都是一次,所以效率會有所提高,同時embste <==> sds 為44個位元組,
從下圖中,我們可以明確看到, len <= 44 都是embster的資料結構,如果len > 44 則轉變為raw,至于為啥44,
大家可以去算一下,參考文章:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/67876900
https://xiaoyue26.github.io/2019/01/19/2019-01/redis%E7%9A%84embstr%E4%B8%BA%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF39B/

記憶體
Redis為了節省記憶體,真的是操碎了心,
c語言不像Java,Go等語言,本身不具備自動回收記憶體機制,Java的記憶體回收導致STW一直被人詬病,最近看了ZGC的資料,Java真的是崛起了,
因此Redis 在自己的物件系統中構建了一個參考計數(reference counting)技術實作的記憶體回識訓制, 通過這一機制, 程式可以通過跟蹤物件的參考計數資訊, 在適當的時候自動釋放物件并進行記憶體回收,
但熟悉JVM的都知道,參考計數他有一種缺陷就是,解決不了回圈參考的問題,
如 A <==> B 但已經沒有其他任何節點參考AB了,但AB由于相互參考,計數為1,永遠不會被回收,所以Java用了GC ROOT,
但Redis不知道為啥不存在這個問題,找了資料,也沒找出什么原因,大多都說Redis沒有復雜的結構,所以?有大佬能解答下不?
參考計數我們可以通過 OBJECT refcount token 命令,查詢到token被參考了幾次,如果為0,那么則可以回收了,
還有最重要的一點是,Redis對整數 0-9999(共1W個整數)做了快取,類似于Java對-128-127做快取一樣,
但是沒有對值的字串,如aaaaa的這種快取,畢竟判斷一個字串是否在庫里面,需要掃整個庫,非常耗時,并且cpu壓力非常的大,
處于優化,折中的考慮,也就快取了0-9999吧,其實看看淘寶商品的價格,快取0-100足矣,畢竟0-100占據了99%的商品,
具體可看:http://redisbook.com/preview/object/share_object.html
后言
- Redis 資料庫中的每個鍵值對的鍵和值都是一個物件,
- Redis 共有字串、串列、哈希、集合、有序集合五種型別的物件, 每種型別的物件至少都有兩種或以上的編碼方式, 不同的編碼可以在不同的使用場景上優化物件的使用效率,
- 服務器在執行某些命令之前, 會先檢查給定鍵的型別能否執行指定的命令, 而檢查一個鍵的型別就是檢查鍵的值物件的型別,
- Redis 的物件系統帶有參考計數實作的記憶體回識訓制, 當一個物件不再被使用時, 該物件所占用的記憶體就會被自動釋放,
- Redis 會共享值為 0 到 9999 的整數物件,
- 物件會記錄自己的最后一次被訪問的時間, 這個時間可以用于計算物件的空轉時間,
參考:
- Redis(八)理解記憶體
- 物件
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標籤:NoSQL
