redis核心设计原理

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一、redis应用场景

二、redis基本特性

redis字符串SDS

SDS,simple dynamic string

struct sdshdr{
	//记录buf数组中已使用字节的数量
	//等于SDS所保存字符串的长度
	int len;
	//记录buf数组中未使用字节的数量
	int free;
	//字符数组，用于保存字符串
	char buf[];
{

SDS与C字符串的区别

C语言使用长度为N+!的字符数组来表示长度为N的字符串，并且字符数组的最后一个元素总为空字符’/0’。
如果接受字符串包括/0后面的会被丢弃。
SDS是二进制安全的字符串
定义了len属性可以常数复杂度获取字符串长度，杜绝缓冲区溢出，内存预分配机制，减少修改字符串时带来的内存分配次数。扩容的时候会按照(len+addlen)*2的方式分配内存空间，长度加上需要增加的长度再乘以二，分配完len和free的值相等。应用到append，setbit命令下。如果长度加到1M的空间，以后每次分配空间都会增加1M。

3.2版本之后判断字符串长度，分配不同的位数，如果都用32位的会浪费很多空间，2^32 - 1 达到了上亿。
flags占一个字节，8个bit，前面三个bit表示类型，后面的len表示业务数据的长度，如果都为0表示sdshdr5。

K-V

map -> dict
数据库：海量数据的存储、随机访问

redis仅仅使用了
1、数组：O（1）
2、链表：O（N）
完成了海量数据的存储

创建一个大的数组不划算，创建小的hash后取模：arr[4]

hash(key) -> 自然数[大]%4 = [0,arr.size-1]
1、任意相同的输入，一定能得到相同的输出
2、不同的输入，有可能得到相同的输出

产生hash碰撞之后采用链地址法

开放地址法就是把碰撞的塞到下一位，一般不使用，很难维护。

key：string
value：string，hash，set，sorted set，list

redis的DB是如何实现的

server.h 的redisDb

K-V存储在dict里，expire存储过期时间，blocking keys 阻塞队列维护key - client。select 0 ，0就是id。

keycompare比较key一样不一样（equals方法），判断是否产生了hash冲突

redis扩容是成倍的扩容，每个字典都有两个数据结构，为了实现渐进式rehash。
rehash时获取数据，如果产生hash冲突会先从老的里面找，老的里面找到搬到新的里面去。
同步搬，一次搬少量桶。


type用来约束客户端的命令。

size每次都是2的n次方，sizemash为size - 1，用位运算方式求模提升效率。
扩容的时候采用 任意数 &(2^n - 1)

搬数据是一个桶一个桶的搬，如果数据搬完就会把ht[0]只想ht[1],ht[1]指向null，恢复为rehash之前的状态。

缓存行一次读入64个字节

后面连续的空间可以存储数据，提升效率。

bitmap

只有要两种状态都可以用bit：0/1来表示。比如是否登录，2个字节可以表示16个，key可以使用登录日期，value用bit存储

get bit 可以在O(1)的时间复杂度拿到数据。

总结