【愚公系列】2022年05月 .NET架構班 046-分布式中間件 Redis存儲原理之string

前言

1.SDS概念

Redis中字符串的實現，Simple Dynamic String簡單動態字符串，是一數據結構。

Redis是用C語言實現的，但C語言本身沒有字符串類型（只能用字符數組 char[]實現）。所以就會有以下問題：

使用字符數組必須先給目標變量分配足夠的空間，否則可能會溢出。

如果要獲取字符長度，必須遍歷字符數組，時間復雜度是 O(n)。

C 字符串長度的變更會對字符數組做內存重分配。

通過從字符串開始到結尾碰到的第一個’

通過從字符串開始到結尾碰到的第一個’\0’來標記字符串的結束，因此不能保 存圖片、音頻、視頻、壓縮文件等二進制(bytes)保存的內容，二進制不安全。

而SDS的特點：

不用擔心內存溢出問題，如果需要會對SDS進行擴容。

獲取字符串長度時間復雜度為 O(1)，因為定義了len屬性。

通過“空間預分配”（ sdsMakeRoomFor）和“惰性空間釋放”，防止多次重分配內存。

判斷是否結束的標志是 len 屬性（它同樣以’\0’結尾是因為這樣就可以使用 C語言中函數庫操作字符串的函數了），可以包含’\0’。

一、Redis存儲原理之string

1. string結構

redisObject 結構如下：

typedef struct redisObject { unsigned type:4; /* 對象的類型，包括：OBJ_STRING、OBJ_LIST、OBJ_HASH、OBJ_SET、OBJ_ZSET */ unsigned encoding:4; /* 具體的數據結構 */ unsigned lru:LRU_BITS; /* 24 位，對象最后一次被命令程序訪問的時間，與內存回收有關 */ int refcount; /* 引用計數。當 refcount 為 0 的時候，表示該對象已經不被任何對象引用，則可以進行垃圾回收了 */ void *ptr; /* 指向對象實際的數據結構 */ } robj;

SDS結構如下：

/* sds.h */ struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 { uint8_t len; /* 當前字符數組的長度 */ uint8_t alloc; /*當前字符數組總共分配的內存大小 */ unsigned char flags; /* 當前字符數組的屬性、用來標識到底是 sdshdr8 還是 sdshdr16 等 */ char buf[]; /* 字符串真正的值 */ };

2.string編碼類型

字符串的編碼有三種：

int:存儲 8 個字節的長整型（long，2^63-1）。大小超過了 long 的范圍 （2^63-1=9223372036854775807）時會自動轉成embstr。

embstr:代表 embstr 格式的 SDS（Simple Dynamic String 簡單動態字符串）， 存儲小于 44 個字節的字符串。分配一次內存空間，而且是只讀的。

raw:存儲大于 44 個字節的字符串（3.2 版本之前是 39 字節）。分配二次內存空間。

3.應用場景

Redis 分布式

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