Redis设计与实现——简单动态字符串（SDS）

Redis字符串简介

在Redis中，字符串的存储不是使用C语言传统的字符串表示，而是使用一种名为简单动态字符串（simple dynamic string）的数据结构表示。

例如: 这一条指令

redis>SET msg "hello"
OK

键值对的键是一个字符串对象，底层实现是一个保存着“msg”的SDS
键值对的值是一个字符串对象，底层实现是一个保存着“hello”的SDS

SDS的数据结构

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SDS与C字符串区别

• 字符串的结尾依然以空字符结尾，遵循了C字符串定义的惯例，为的是可以复用一部分C中函数库的函数，即兼容部分C字符串函数，而不需要重新写一套。
• len的定义可以以O(1)的时间复杂度获取字符串的长度,在传统C的字符串中，需要进行全部遍历才能获取长度。在大量使用STRLEN时SDS将大大提升效率。

• free的定义可以杜绝缓冲区溢出，例如：

  
  
  在这里插入图片描述
  
  

  原来内存中紧贴的两个字符串，使用了这个命令。

strcat(s1,"Cluster");

在这里插入图片描述

这样就会导致s1的内容溢出到了s2中。而在SDS中则不会发生，因为每次进行类似这种增加字符的操作，首先会判断free的长度是否大于增加的字符，如果小于，则会重新开辟新的空间再进行增加。

那开辟新的空间的长度与增加后的字符串长度相等的吗？
不是！为了减少修改字符串时带来的内存重分配，在SDS修改之后的长度（len长度）小于1MB时，程序会多分配与len长度相同的空间，即free的值与len值相等。反之，则多分配1MB的长度。例如修改之后len的值为13字节，那么程序会再分配13字节的未使用空间，总长度buf数组则为13+13+1=27字节（额外的一字节用来保存空字符）。若修改之后len的值为30MB，则buf数组为30MB+1MB+1Byte

• 为了减少内存重分配的次数，SDS采用的是惰性空间释放，当字符串缩短时，程序不是立即回收缩短后多出来的字节，而是使用free变量来记录多出来的字节。如果担心内存浪费，SDS也提供了API可以在真正有需要时释放SDS的未使用空间。

二进制安全

Redis作为数据库存储，需要满足各种各样的存储形式，若使用传统C字符串，遇到空字符便会结束，而SDS使用len的值来判断字符串是否结束，所以程序在写入数据时怎么样，取出也是怎么样。

举个例子：

在这里插入图片描述

假如这种存储形式以空字符来划分字符，如用C字符串，读了Redis后面的字符就读不到了。

总结

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