Redis数据结构:List

2024-08-12 23:38:44 浏览数 (1)

Redis 中的 list 是类似于双端队列的一种实现,其底层的数据结构涉及到 linkedlist、ziplist、quicklist 和 listpack 的演进

linkedlist

redis 中的 linkedlist 是双链表,这也是我们实现 list 时首先想到的数据结构之一。redis 中的双链表并没有非常特殊的地方,我们来简单看下对应的代码实现即可

代码语言:javascript复制
typedef struct list {
    listNode *head;//头指针
    listNode *tail;//尾指针
    void *(*dup)(void *ptr);//节点复制函数
    void (*free)(void *ptr);//节点释放函数
    int (*match)(void *ptr, void *key);//节点值是否相等
    unsigned long len;//链表节点数量
} list;

typedef struct listNode {
    struct listNode *prev;//前驱节点
    struct listNode *next;//后继节点
    void *value;//值
} listNode;

我们可以发现,双链表是一种非常标准的结构,链表维护首尾节点指针,维护长度,还和维护必要的工具函数指针地址,链表节点维护前驱、后继节点以及对应的值,正常来讲这套结构没有问题,但挑剔一点的话,它会有两个问题:

  1. 当数据较小的情况下,数据结构维护的额外信息比数据本身还要占内存
  2. 链表这种结构一个特点是内存不连续的,在遍历时效率较低

为了解决张两点,Redis 创造了 ziplist

ziplist

针对我们上面提到的两个问题,对应的解决思路就是结构简单 内存连续,而 ziplist 正是这样一种结构。

ziplist 首先是一块连续的内存,然后按一定的规范维护了简单的节点结构,如下图所示

ziplist 各组成部分功能为:

  • zlbytes:ziplist 占用的总字节数
  • zltail:尾结点的偏移量
  • zllen:维护的节点数
  • entries:节点信息
    • prelen:前一个节点占用的字节数。根据前一个节点的大小不同,会有两种表示方式
      • 当前一个节点字节数小于 254 时(即 11111110),prelen 用 1 字节表示
      • 当前一个节点字节数大于等于 254 时,prelen 用 5 字节表示,第一字节恒为 11111110,后面四个字节用于表示真实字节数
    • encoding:用于表示当前 entry 的类型和长度
      • 前两位表示类型,11 表示 int 型数据,其余表示字符串
    • entry-data:节点数据,特殊的,当 entry 中存储的是 int 类型时,entry-data 会合并到 encoding 中,此时就没有 entry-data 这部分
  • zlend:结尾特殊字节,恒为 255,即 11111111

我们看到 ziplist 节点没有维护首尾指针,又针对不同情况实现各种变长存储,为了应对变长存储下的变量,维护了一个 prelen 字段,可以理解为用时间换了部分空间,在数据量小的情况下会有不错表现,但是它有个注明的缺点:连锁更新

我们现在知道,对于节点序列 ABC,节点 A 的长度可能会影响到节点 B 的 prelen 的长度,而节点 B 的 prelen 字段长度变更会导致节点 B 整体长度变更,这就有可能触发节点 C 遇到类似的情况,所以在极端场景下,一个节点数据的变更可能会引发后续节点的连锁反应,这就是 ziplist 的连锁更新。

为了解决连锁更新的问题,redis 又造了一个新的结构:quicklist

quicklist

todo

listpack

todo

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