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Redis底层数据结构之压缩列表（redis bitmap压缩）

mhr18 2025-03-30 18:53 31 浏览 0 评论

压缩列表

压缩列表（ziplist）是Redis为了节省内存而开发的，是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构，一个压缩列表可以包含任意多个节点（entry），每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。

压缩列表并不是对数据利用某种算法进行压缩，而是将数据按照一定规则编码在一块连续的内存区域，目的是节省内存。

如图所示：

压缩列表属性：

  • zlbytes：表示压缩列表占用的内存字节数，在对压缩列表进行内存重分配或计算zlend位置时使用，占用4个字节。
  • zltail：表示压缩列表尾节点距离起始地址的字节数，即：尾节点偏移量。通过尾节点偏移量可以在不遍历压缩列表的情况下获取尾节点地址，占用4个字节。
  • zllen：表示压缩列表中节点数量，占用2个字节。
  • entryX：表示压缩列表节点，节点长度由保存的具体内容决定。
  • zlend：表示压缩列表结尾，特殊值0xFF（十进制为255）。

压缩列表节点属性：

  • prev_len：表示前一个entry的长度。prev_len的取值有两种情况：1个字节或5个字节。
    • 1个字节：表示前一个entry的长度小于254字节，虽然1字节的值能表示的数值范围是0～255，但是压缩列表中zlend的取值默认为255（表示压缩列表结尾）。因此，前一个entry长度范围为：0～254。
    • 5个字节：其中第1个字节会设置为0xFE（十进制值 254），剩下的4个字节表示前一个entry的长度。
  • encoding：表示节点的content属性的类型和长度。
    • content属性的类型：取值为00、01、10、11，其中00、01、10表示content属性值为字节数组，11表示content属性值为整数。
    • 长度：encoding长度可以是1个字节、2个字节和5个字节。
      • 当content属性的类型为00、01、10时，表示长度为63个字节、16383个字节、4294967295个字节的字节数组。
      • 当content属性的类型为11时：
        • 11000000表示int16_t类型的整数。
        • 11010000表示int32_t类型的整数。
        • 11100000表示int64_t类型的整数。
        • 11110000表示24位有符号的整数。
        • 11111110表示8位有符号的整数。
        • 1111xxxx表示节点没有content属性值。
  • len：表示当前entry的长度。
  • content：表示entry保存的实际数据，可以是字节数组或整数，具体值由encoding属性值决定。

prev_len记录了前一个entry的长度，因此，程序可以通过指针运算，根据当前entry的起始地址计算出前一个entry的起始地址。

压缩列表的从表尾向表头遍历是基于prev_len属性实现：只要拥有一个指向某个entry起始地址的指针，就可以通过该指针以及当前entry的prev_len属性值，计算出前一个entry的起始地址，并一直向回溯， 最终到达压缩列表的头节点。

压缩列表示例

如图所示：

示例说明：

  • zlbytes属性值为0x50（十进制为80）：表示压缩列表的总长为80字节。
  • zltail属性值为0x3c（十进制为60）：表示一个指向压缩列表起始地址的指针p ，尾节点entry3的地址为：p+60。
  • zllen属性值为0x3（十进制为3）：表示压缩列表包含三个节点。

各位嫩北鼻、老贝比，帮忙点赞+关注+转发，在下会持续分享开发过程中常用的技术知识点、主流框架、中间件、优秀解决方案，thx～

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