Redis資料物件及底層編碼實現

最近在研究redis，稍微看了一下huanggz的《redis設計與實現》及原始碼中的相關實現，感覺作者對於redis確實有一定程式的了解，把問題說明很很清楚。本文算是對下午的學習的乙個記錄。

作為記憶體資料庫，由於其採用的c語言沒有內建相關的資料結構，redis自己實現了幾個底層的資料結構，具體包括如下：

1. 簡單動態字串

redis 沒有直接使用 c 語言傳統的字串表示（以空字元結尾的字元陣列，以下簡稱 c 字串），而是自己構建了一種名為簡單動態字串（****** dynamic string，sds）的抽象型別，並將 sds 用作 redis 的預設字串表示。

2. 雙端鍊錶

鍊錶提供了高效的節點重排能力，以及順序性的節點訪問方式，並且可以通過增刪節點來靈活地調整鍊錶的長度。作為一種常用資料結構，鍊錶內建在很多高階的程式語言裡面，因為 redis 使用的 c 語言並沒有內建這種資料結構，所以 redis 構建了自己的鍊錶實現。

3. 字典

字典，又稱符號表（symbol table）、關聯陣列（associative array）或者對映（map），是一種用於儲存鍵值對（key-value pair）的抽象資料結構。

4. 跳躍表

跳躍表（skiplist）是一種有序資料結構，它通過在每個節點中維持多個指向其他節點的指標，從而達到快速訪問節點的目的。

跳躍表支援平均 o(\log n) 最壞 o(n) 複雜度的節點查詢，還可以通過順序性操作來批量處理節點。

在大部分情況下，跳躍表的效率可以和平衡樹相媲美，並且因為跳躍表的實現比平衡樹要來得更為簡單，所以有不少程式都使用跳躍表來代替平衡樹。

redis 使用跳躍表作為有序集合鍵的底層實現之一：如果乙個有序集合包含的元素數量比較多，又或者有序集合中元素的成員（member）是比較長的字串時， redis 就會使用跳躍表來作為有序集合鍵的底層實現。

5. 整數集合

整數集合（intset）是集合鍵的底層實現之一：當乙個集合只包含整數值元素，並且這個集合的元素數量不多時， redis 就會使用整數集合作為集合鍵的底層實現。

6. 壓縮列表

壓縮列表（ziplist）是列表鍵和雜湊鍵的底層實現之一。

當乙個列表鍵只包含少量列表項，並且每個列表項要麼就是小整數值，要麼就是長度比較短的字串，那麼 redis 就會使用壓縮列表來做列表鍵的底層實現。

這幾個資料結構是redis的型別基礎，也是理解redis的命令的重要知識。儘管redis擁有了這麼多的adt，但是redis並沒有直接使用這些資料結構，而是構建了乙個物件系統，核心就是redisobject。

個人覺得作者是採用了物件導向的概念，用c語言實現多型，具體來說就是在redisobject這個類裡面設定了type與ptr這兩個域，其中type指定了物件的型別，而ptr則指向具體的資料。每當我們在redis資料庫新建乙個鍵值對時，我們至少會建立兩個物件：

1、鍵物件：鍵值對的鍵，字串型別

2、值物件：鍵值對的值，其型別根據需要確定。

redis總結包括5種物件，每個物件都由乙個redisobject結構表示。如下：

typedef struct redisobject  robj;

感覺興趣的讀者可以自己去看一下這本書及源**。下面簡單記錄一下5物件可能採用的資料結構及一些有用的知識。

1、字串物件

字串物件的編碼可以是int、embstr及raw。

2、列表物件

列表物件的編碼可以是ziplist 或者linkedlist。

3、雜湊物件

雜湊物件的編碼可以是ziplist或者hashtable。

4、集合物件

集合物件的編碼可以是intset或者hashtable。

5、有序集合物件

有序集合物件的編碼可以是ziplist或者skiplist。