Redis-数据结构

思维导图

redis 是 key-value 型数据库，key 的数据类型 string，value 的数据类型有五种（常见的）string、list、hash、set、zset。五种数据类型与底层数据结构的对应关系如下图：

数据类型及底层数据结构

一、哈希表

redis 使用全局哈希表存储库中键值对关系，全局哈希表类似一个数组，每一个元素称为一个哈希桶，桶中存储两个指针*key和*value，分别指向 key 和 value。这样一来，即使值是一个集合也可以通过*value找到。

全局哈希表

哈希冲突：数据量过大时，会出现多个值落在同一个桶中的情况。
链式哈希：同一个哈希桶中的多个元素用一个链表来保存，它们之间依次用指针连接。
redis 采用链式哈希的方式解决哈希冲突。但如果冲突过多，链过长，导致效率降低。rehash操作解决这个问题

1.rehash

rehash 操作是指增加现有的哈希桶的数量，使增多的 entry 元素在更多的桶之间分散保存。

操作流程：

• 使用两个全局哈希表。哈希表 1 和哈希表 2，刚插入数据时，默认使用哈希表 1，此时哈希表 2 并没有被分配空间；
• 随着数据增多，给哈希表 2 分配更大的空间，把哈希表1中的数据重新映射并拷贝到哈希表 2 中；
• 释放哈希表 1 的空间；

2.渐进式rehash

rehash 操作拷贝过程涉及大量数据拷贝，可能会造成 redis 主线程阻塞，采用渐进式rehash解决。

渐进式rehash流程

原理：在数据拷贝时，Redis 仍然正常处理客户端请求，每处理一个请求时，从哈希表 1 中的第一个索引位置开始，顺带着将这个索引位置上的所有 entries 拷贝到哈希表2中；等处理下一个请求时，再顺带拷贝哈希表 1 中的下一个索引位置的 entries。

二、压缩列表

压缩列表类似一个数组，数组中每一个元素保存一个数据。表头三个字段zlbytes、zltail 和zllen，分别表示列表长度、列表尾的偏移量和列表中的 entry 个数，表尾zlend字段表示列表结束。

每个 entry 中三个字段previous_entry_length、encoding、content，分别表示前一个节点的长度、数据类型和编码格式、节点的值。

压缩列表结构

面试题-压缩列表相比传统数组的优势是什么？

数组

内存节省到极致！

• 传统数组。数组存储不同长度的字符时，会选择最大的字符长度作为每个节点的内存大小。如果只有一个元素的长度超大，但是其他的元素长度都比较小，那么所有元素的内存都用超大的数字就会导致内存的浪费；
• 压缩列表。数组中每个节点的大小就是实际内容的大小；

三、跳跃表

跳跃表是在链表的基础上，增加多级索引，通过索引位置的跳转，实现数据的快速定位。如下图：

案例

面试题-跳跃表相比红黑树等平衡树的优点是什么？

• 插入速度非常快速，因为不需要进行旋转等操作来维护平衡性；
• 更容易实现；
• 支持无锁操作；