Redis 简介
REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由SalvatoreSanfilippo写的key-value存储系统。
Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库,并提供多种语言的API。
它通常被称为数据结构服务器,因为值(value)可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等类型。
Redis特点
Redis 是完全开源免费的,遵守BSD协议,是一个高性能的key-value数据库。
Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点:
Redis 优势
性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
丰富的数据类型 – Redis支持 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原子 – Redis的所有操作都是原子性的,同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
丰富的特性 – Redis 还支持 publish/subscribe, 队列,key 过期等等特性。
Redis对象类型简介
redis> SET message "hello redis"
其中的key是message,是一个包含了字符串"message"的对象。而value是一个包含了"hello redis"的对象。 Redis共有五种对象的类型,分别是:
类型常量对象的名称REDIS_STRING字符串对象REDIS_LIST列表对象REDIS_HASH哈希对象REDIS_SET集合对象REDIS_ZSET有序集合对象
Redis中的一个对象的结构体表示如下:
typedef struct redisObject { // 类型 unsigned type:4; // 编码方式 unsigned encoding: 4; // 引用计数 int refcount; // 指向对象的值 void *ptr; } robj;
type表示了该对象的对象类型,即上面五个中的一个。但为了提高存储效率与程序执行效率,每种对象的底层数据结构实现都可能不止一种。encoding就表示了对象底层所使用的编码。
编码常量编码所对应的底层数据结构REDIS_ENCODING_INTlong 类型的整数
REDIS_ENCODING_EMBSTRembstr 编码的简单动态字符串REDIS_ENCODING_RAW简单动态字符串REDIS_ENCODING_HT字典REDIS_ENCODING_LINKEDLIST双端链表REDIS_ENCODING_ZIPLIST压缩列表REDIS_ENCODING_INTSET整数集合REDIS_ENCODING_SKIPLIST跳跃表和字典
字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr 如果一个字符串的内容可以转换为long,那么该字符串就会被转换成为long类型,对象的ptr就会指向该long,并且对象类型也用int类型表示。 普通的字符串有两种,embstr和raw。embstr应该是Redis 3.0新增的数据结构,在2.8中是没有的。如果字符串对象的长度小于39字节,就用embstr对象。否则用传统的raw对象。
#define REDIS_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT 44 robj *createStringObject(char *ptr, size_t len) { if (len <= REDIS_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT) return createEmbeddedStringObject(ptr,len); else return createRawStringObject(ptr,len); }
embstr的好处有如下几点:
raw和embstr的区别可以用下面两幅图所示:
hashtable的是由dict这个结构来实现的, dict是一个字典,其中的指针dicht ht[2] 指向了两个哈希表
typedef struct dict { dictType *type; void *privdata; dictht ht[2]; long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */ int iterators; /* number of iterators currently running */ } dict; typedef struct dictht { dictEntry **table; unsigned long size; unsigned long sizemask; unsigned long used; } dictht;
dicht[0] 是用于真正存放数据,dicht[1]一般在哈希表元素过多进行rehash的时候用于中转数据。 dictht中的table用语真正存放元素了,每个key/value对用一个dictEntry表示,放在dictEntry数组中。
#define INTSET_ENC_INT16 (sizeof(int16_t)) #define INTSET_ENC_INT32 (sizeof(int32_t)) #define INTSET_ENC_INT64 (sizeof(int64_t))
intset是一个有序集合,查找元素的复杂度为O(logN),但插入时不一定为O(logN),因为有可能涉及到升级操作。比如当集合里全是int16_t型的整数,这时要插入一个int32_t,那么为了维持集合中数据类型的一致,那么所有的数据都会被转换成int32_t类型,涉及到内存的重新分配,这时插入的复杂度就为O(N)了。 intset不支持降级操作。
/* * 跳跃表 */ typedef struct zskiplist { // 头节点,尾节点 struct zskiplistNode *header, *tail; // 节点数量 unsigned long length; // 目前表内节点的最大层数 int level; } zskiplist; /* ZSETs use a specialized version of Skiplists */ /* * 跳跃表节点 */ typedef struct zskiplistNode { // member 对象 robj *obj; // 分值 double score; // 后退指针 struct zskiplistNode *backward; // 层 struct zskiplistLevel { // 前进指针 struct zskiplistNode *forward; // 这个层跨越的节点数量 unsigned int span; } level[]; } zskiplistNode;
head和tail分别指向头节点和尾节点,然后每个skiplistNode里面的结构又是分层的(即level数组) 用图表示,大概是下面这个样子:
总结
以上简单介绍了Redis的简介,特性以及五种对象类型和五种对象类型的底层实现。事实上,Redis的高效性和灵活性正是得益于同一个对象类型采用不同的底层结构,并且在必要的时候对二者进行转换,还有就是各种底层结构对内存的合理利用。
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