Redis第一天

Redis（Remote Dictionary Server )，即远程字典服务，是一个开源的使用ANSI C语言编写、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。

Redis基本数据结构

数据结构

字符串

SDS: redis定义了一种简单动态字符串用来保存数据库中的字符串值，该动态字符串还被用作缓冲区

与C字符串的区别

1. 常数复杂度获取字符串长度
2. 杜绝缓冲区溢出：对SDS修改时，API会先检查SDS的空间是否满足修改所需的要求，不满足，会扩展SDS的空间至需要的大小
3. 减少修改字符串时带来的内存重分配次数，SDS会通过空间预分配和惰性空间释放的策略管理字符串。
4. 二进制安全：SDS的保存字符串的结构是二进制数组
5. 兼容部分C字符串函数

Redis链表

特点：

1. 双端：链表节点带有prev和next指针
2. 无环：表头节点的prev和表尾节点的next指向NULL
3. 带表头指针和标为指针
4. 带链表长度计数器
5. 多态：链表节点使用void *指针保存节点值，并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

字典

Redis字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面可以有多个哈希表节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。哈希表节点中有一个next属性，指向另一个哈希表节点的指针。

rehash：扩展和收缩哈希表

• 执行扩展操作的时机：

1. 服务器目前没有正在执行BGSAVE或者BGREWRITEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于1
2. 服务器正在执行BGSAVE或者BGREWRITEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于5

• 执行收缩操作的时机：

1. 当哈希表负载因子小于0.1时，程序自动开始对哈希表执行收缩操作

负载因子=哈希表已保存节点数量 / 哈希表大小

跳跃表

有序数据结构通过在每个节点中维持多个指向其他节点指针，从而达到快速访问节点的目的。主要在有序集合建使用和集群节点中用作内部数据结构，当一个集合只包含整数值，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

压缩列表

当一个哈希键只包含少量键值对时，并且每个键值对的键和值要么就是小整数值，要么就是长度比较短的字符串，那么Redis就会使用压缩列表来做哈希键的底层实现，添加新节点到压缩列表，或者从压缩列表中删除节点，可能会引发连锁更新操作，但这种操作出现的机率不高。

对象

Redis并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构创建了一个对象系统，这个对象系统包含字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象。不同的对象可以使用不同的数据结构。

字符串对象

编码方式：

• int：保存的是整数值，并且可以用long类型表示
• raw: 保存的是字符串，并且长度大于39字节
• embstr：保存的是字符串，并且长度小于等于39字节

raw和embstr编码一样，都使用redistObject和sdshlr结构来表示字符串对象，但raw编码调用两次内存分配函数，embstr调用一次内存分配函数来分配一块连续的内存空间，redis没有对embstr的修改函数，所以对embstr的修改，会把embstr转化为raw。

列表对象

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist，当列表对象同时满足以下两个条件时，使用ziplist编码

1. 列表对象保存的所有字符串元素长度都小于64字节
2. 列表对象的元素数量小于512个字节，不能同时满足这两个条件的列表对象需要使用linkedlist编码。
   以上两个限制值可以通过配置文件的list-max-ziplist-value和list-max-ziplist-entries修改

哈希对象

编码可以是ziplist和hashtable，使用ziplist作为底层实现时，每当有新的键值对加入哈希对象，程序先将保存于建的压缩列表节点推入压缩列表末尾，再将保存了值的压缩列表节点推入压缩列表末尾。编码方式使用ziplist还是hashtable规则和列表对象类似，可以通过配置文件的hash-max-ziplist-value和hash-max-ziplist-entries修改

集合对象

集合对象的编码可以是intset或者hashtable，通过set-max-intset-entries修改

有序集合对象

编码可以是ziplist或者skiplist，有序集合对象zset同时使用zsl跳跃表和dict字典保存所有集合元素，两种数据结构都会通过指针共享相同元素的成员和分值，当有序集合保存的元素数量小于128个，且有序集合的元素成员长度小于64字节，使用ziplist编码。 可以通过配置文件的zset-max-ziplist-value和zset-max-ziplist-entries修改

类型检查

类型特定命令所进行的类型检查时通过redisObject的type属性实现的

键回收

OBJECT REFCOUNT ： 查看对对象的引用计数
OBJECT IDLETIME：查看对象的空转时长，如果服务器打开了maxmemory选项，并且服务器用于回收内存的算法为volatile-lru或者allkeys-lru，那么当服务器占用的内存数超过maxmemory选项所设置的上限时，空转时长较高的那部分键会优先被服务器释放，从而回收内存。