Redis作为主流的nosql存储，面试时经常会问到。其主要场景是用作缓存，分布式锁，分布式session，消息队列，发布订阅等等。其存储结构主要有String，List，Set，Hash，Sort Set。

存储结构

String

String是最常应用的存储结构，它的底层是SDS结构实现。SDS结构如下：

• len:记录字符串长度
• alloc:记录分配字符数组的空间大小
• flag:标志位，用于标识SDS类型
• buf:实际存储字符串内容的字节数组

其主要应用场景：

• 缓存用户信息：存储一个json的序列化数据。
• 计数器（点赞数、访问量）：可以通过INCR/INCRBY命令来进行数值的增加。
• 分布式锁
• 会话存储

SET GET

APPEND

INCR INCRBY

List

List采用的是双向链表实现，支持快速的头尾插入和删除。

• prev：前一个节点指针
• next：后一个节点指针
• value：值

其主要应用场景：

• 消息队列：LPUSH入队，RPOP出队。或RPUSH入队，LPOP出队。
• 最新消息列表
• 用户操作历史
• 实现栈和队列：栈：LPUSH入队，LPOP出队。或RPUSH入队，RPOP出队。队列：LPUSH入队，RPOP出队。或RPUSH入队，LPOP出队。

LPUSH RPUSH LPOP RPOP

Hash

hash采用的是字典（Dict）的存储结构。有点类似于HashMap，其解决哈希冲突的方式是链地址法。

扩容与缩容（rehash）：当元素满了，就会2倍进行扩容。但是如果正在进行bgsave时，不会进行扩容（减少copy on write次数）。当元素数量达到数组长度的5倍时，强制进行扩容。当元素数量是数组长度的10%时，进行缩容，缩容不受bgsave的影响。

其主要应用场景：

• 存储对象信息
• 用户属性管理
• 购物车
• 配置信息存储

HSET HGET HGETALL HDEL

SET

SET使用哈希表实现，确保元素的唯一性。

其主要应用场景：

• 标签系统
• 好友关系
• 去重操作
• 共同关注/粉丝：SINTER 交集

SADD SMEMBERS SISMEMBER SREM

SUNION 并集

SINTER 交集

SDIFF 差集

Sort Set（ZSET）

ZSET是通过哈希表和跳跃表实现的，既保证元素唯一性又维护有序性。

其主要应用场景：

• 排行榜
• 优先级队列
• 延时队列
• 范围查询

ZADD ZRANGE WITHSCORES ZREVRANGE ZSCORE ZRANK ZRANGEBYSCORE

底层结构

SkipList：跳跃表通过维护一个多级索引结构来实现快速查找。在跳跃表中，每个节点包含一个数据元素和一组指向其他节点的指针。这些指针分布在不同的层级，每个层级的指针数量都比下一层级少。最底层（第0层）包含所有的元素，而最高层则只包含少数几个元素。这样，查找操作可以在高层级开始，快速跳过那些不需要的元素。

ZipList：压缩列表是一种特殊的“双向链表”，但其实并不是链表，而是一段连续的内存空间，可以在任意一端进行压入/弹出操作。

• zlbytes:存该压缩列表的总字节数，byte即字节
• zltail:存最后一个节点到压缩列表的实际地址之间的字节数（尾偏移量）
• zllen：存的是总entry的个数
• entry：即节点
• zlend：压缩列表的结束标志，并且值是固定的：0xff

ZipList用于Hash存储的优化。当判断对象的编码如果是REDIS_ENCODING_ZIPLIST就走ziplist添加/修改键值对，否则走hash添加/修改键值对。检查元素长度是否大于512，大于的话需要转码成REDIS_ENCODING_HT使用hash存储。

IntSet：整数集合 IntSet 是 Redis用来保存整数值的集合的一种数据结构，可以用来保存 int 类型数据，并且可以保证不会出现重复元素。因此当一个集合中只包含整数元素且数量不多的时候，Redis 会选择使用整数集合作为底层实现。IntSet 内部其实是一个数组（int8_t coentents[] 数组），而且存储数据的时候是有序的，因为在查找数据的时候是通过二分查找来实现的。