简单动态字符串

Redis中的字符串使用“简单动态字符串”（SDS）表示，无论是字符串值还是键底层都采用“简单动态字符串”。

• free：未使用空间大小；
• len：字符串长度；
• buf：以空字符结尾的char数组。

为了减少内存重新分配次数，SDS做出了以下优化：

空间预分配：额外分配的未使用空间数量由以下公式决定：如果对SDS进行修改之后，SDS的长小于1MB，那么程序分配和len 属性同样大小的未使用空间， 如果对SDS进行修改之后，SDS的长度将大于等千1MB, 那么程序会分配 1MB 的未使用空间。

惰性空间释放：程序并不立即使用内存重分配来回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，并等待将来使用。

链表

链表是Redis列表键实现之一，也是很多其他功能实现的基础，链表节点定义如下：

链表的完整结构体定义如下

• head为表头指针；
• tail为表尾指针；
• len为链表长度计数器；
• dup为函数指针，用于复制链表节点所保存的值；
• free为函数指针，用于释放链表节点所保存的值；
• match为函数指针，则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。

字典

字典将键和值进行关联，当哈希键中的键值对数量比较多，或者键值对中的元素比较大的时候，采用字典作为底层实现。字节的数据结构如下

哈希表结构dict中，table属性是一个数组，每个元素都是指向dictEntry结构的指针，size属性记录了哈希表的大小，sizemask属性的值总是等于size-1，而used属性则记录了哈希表目前已有节点（键值对）的数量。

字典结构dictType中有两个哈希表ht[0]和ht[1]，ht[l]哈希表只会在对 ht[0]哈希表进行rehash时使用，rehashidx它记录了rehash目前的进度。

type属性是一个指向dictType结构的指针，dictType结构保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数，例如计算哈希值、复制键、复制值、对比键、销毁键和销毁值的函数。而privdata属性则保存了需要传给那些类型特定函数的可选参数。

为了让哈希表的负载因子维持在一个合理的范围之内，当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时，程序需要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。

• 如果执行的是扩展操作，那么ht[l]的大小为第一个大于等于ht[0].used*2 的；
• 如果执行的是收缩操作，那么ht[1]的大小为第一个大于等于ht[O].used 的。

字典采用渐进式rehash，好处在千它采取分而治之的方式，将 rehash键值对所需的计算工作均摊到对字典的每个添加、删除、查找和更新操作上。

跳跃表

跳跃表可以用于有序集合键的底层实现，数据结构如下

zskiplist结构包含以下属性：

header: 指向跳跃表的表头节点。

tail: 指向跳跃表的表尾节点。

level: 记录目前跳跃表内，层数最大的那个节点的层数。

length: 记录跳跃表的长度。

zskiplistNode 结构，该结构包含以下属性：

层 (level) : 每个层都带有两个属性：前进指针和跨度。前进指针用于 访问位于表尾方向的其他节点，而跨度则记录了前进指针所指向节点和当前节点的 距离。

后退 (backward) 指针：指向位于当前节点的前一个节点。

分值 (score): 节点按各自所保存的分值从小到大排列。

成员对象 (obj): 节点所保存的成员对象。

整数集合

当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数董不多时， Redis 就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

contents数组是整数集合的底层数据存放位置，各个项在数组中按值的大小从小到大有序地排列，并且数组中不包含任何重复项。length属性记录了整数集合包含的元素数量，encoding属性决定了整数类型（INTSET_ENC_INT16/INTSET_ENC_INT32/INTSET_ENC_INT64）。

新元素的类型比整数集合现有所有元素的类型都要长时，整数集合需要先进行升级。

压缩链表

如果列表键或者哈希键包含的元素比较少，那么会采用压缩列表作为底层实现。

entryX的数据结构如下

节点的previous_entry_length记录了压缩列表中前一个节 点的长度，节点的encoding属性记录了节点的content属性所保存数据的类型以及长度，节点的content属性负责保存节点的值。

数据结构和对象

Redis对象的结构体定义如下

而对象具体使用的数据结构可以用OBJECT ENCODING命令获取。

不同类型的对象的编码选择规则如下：

字符串对象

如果一个字符串对象保存的是整数值，并且这个整数值可以用 long 类型来表示，那么 字符串对象会将整数值保存在字符串对象结构的 ptr 属性里面；

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于 32 字节，那么 字符串对象将使用一个简单动态字符串 (SDS) 来保存这个字符串值；

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度小千等于 32 字节， 那么字符串对象将使用 embstr 编码的方式来保存这个字符串值。

列表对象

当列表对象可以同时满足以下两个条件时，列表对象使用ziplist编码：

列表对象保存的所有字符串元素的长度都小千 64 字节；

列表对象保存的元素数量小千 512 个；

不能满足这两个条件的列表对象需要使用 linkedlist 编码。

哈希对象

当哈希对象可以同时满足以下两个条件时，哈希对象使用 ziplist 编码：

哈希对象保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小千 64 字节；

哈希对象保存的键值对数量小千 512 个；

不能满足这两个条件的哈希对象需要使用 hash able 编码。

集合对象

当集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用 intset 编码：集合对象保存的所有元素都是整数值；

集合对象保存的元素数量不超过 512 个。

不能满足这两个条件的集合对象需要使用 hash table 编码。

有序集合对象

当有序集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用ziplist编码：

有序集合保存的元素数量小于 128 个；

有序集合保存的所有元素成员的长度都小于 64 字节；

不能满足以上两个条件的有序集合对象将使用skiplist编码。

有序集合对象在维护skiplist的同时，使用了dict，使得能够快速完成成员查询。

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