ziplist、quicklist 和 listpack

可以看出,ziplist、quicklist 和 listpack 是 redis 是不断迭代优化的产物。

ziplist 的不足主要在于当 ziplist 中元素个数过多,它的查找效率就会降低。而且如果在 ziplist 里新增或修改数据,ziplist 占用的内存空间还需要重新分配;更糟糕的是,ziplist 新增某个元素或修改某个元素时,可能会导致后续元素的 prevlen 占用空间都发生变化,从而引起连锁更新问题,导致每个元素的空间都要重新分配,这就会导致 ziplist 的访问性能下降。

因此,为解决 ziplist 以上问题,Redis 先是在 3.0 版本中设计实现了 quicklist。quicklist 结构在 ziplist 基础上,使用链表将 ziplist 串联起来,链表的每个元素就是一个 ziplist。这种设计减少了数据插入时内存空间的重新分配,以及内存数据的拷贝。同时,quicklist 限制了每个节点上 ziplist 的大小,一旦一个 ziplist 过大,就会采用新增 quicklist 节点的方法。

不过,又因为 quicklist 使用 quicklistNode 结构指向每个 ziplist,无疑增加了内存开销。为了减少内存开销,并进一步避免 ziplist 连锁更新问题,Redis 在 5.0 版本中,就设计实现了 listpack 结构。listpack 结构沿用了 ziplist 紧凑型的内存布局,把每个元素都紧挨着放置。

综上:

  • 要想彻底解决 ziplist 连锁更新问题,本质上要修改 ziplist 的存储结构,也就是不要让每个元素保存「上一个」元素的长度,因此迭代出了 listpack
  • listpack 每个元素项不再保存上一个元素的长度,而是通过记录entry长度以及element-tot-len中特殊的结束符,来保证既可以从前也可以向后遍历
  • listpack 是为了替代 ziplist 为设计的,但因为 List/Hash/Set/ZSet 都严重依赖 ziplist,所以这个替换之路很漫长,目前只有 Stream 数据类型用到了 listpack

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