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详解redis数据结构之压缩列表

2020-03-23 08:26

详解redis数据结构之压缩列表

压缩列表(ziplist)是列表键和哈希键的底层实现之一。

redis使用压缩列表作为列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量的列表项,并且每个列表项都是由小整数值或者是短字符串组成,那么redis就会使用压缩列表存储列表项;同理,当一个哈希表包含的键值对都是由小整数值或者是短字符串组成,并且存储的键值对数目不多时,redis也会使用压缩列表来存储哈希表。以下是压缩列表存储结构:

当一个列表键只包含少量列表项, 并且每个列表项要么就是小整数值, 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列表键的底层实现。

zlbytes长度为4个字节,记录了整个压缩列表所占用的字节数 zltail长度为4个字节,记录了压缩列表起始位置到压缩列表尾节点的偏移量 zllen长度为2个字节,记录了当前压缩列表中所拥有的entry的数量 entryX存储了实际的对象,其长度根据具体的实体而定 zlend长度为1个字节,保存了十进制的255,用于标记压缩列表的末端

比如说, 执行以下命令将创建一个压缩列表实现的列表键:

通过上面的结构可以看出,压缩列表存储数据的为一整个数组,在这个数组中前12个字节固定保存了zlbytes、zltail和zllen三个表征整个压缩列表属性的数据,而后续的数组则保存了entry的数组,最后通过一个字节长度的属性zlend来记录当前压缩列表已经结束。

redis> RPUSH lst 1 3 5 10086 "hello" "world"
(integer) 6

redis> OBJECT ENCODING lst
"ziplist"

在上述结构中,我们并没有看到任何属性用以表征每个entry的长度及其存储的数据类型,如字符串或者是整型值,而压缩列表整体其实是一个数组,因而如果不对这两个类型的数据进行记录那么将无法对每一个entry进行区分。实际上,每个entry是由三部分组成:previous_entry_length、encoding和content。

因为列表键里面包含的都是 1 、 3 、 5 、 10086 这样的小整数值, 以及 "hello" 、 "world" 这样的短字符串。

1.previous_entry_length为一个整型值,记录了前一个节点整体占用字节的长度,当前一个节点的长度小于254时,该属性占用一个字节,当前一个节点长度大于等于254时,该属性则占用5个字节,其第一个字节会保存十进制的0xFE,即十进制的254,后四个字节则保存了前一节点的长度;

另外, 当一个哈希键只包含少量键值对, 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。

2.encoding属性长度不定,其主要保存了当前节点的编码格式和节点的长度。当encoding属性的最高两位为00、01或10时,表示其存储的是字节数组。其为00时,encoding占用1个字节,其后6位保存了content属性的长度;为01时,encoding占用2个字节,其后14位保存了content属性的长度;为10时,则其后38位保存了content属性的长度。当encoding属性的最高两位为11时,表示其存储的是一个整型值,并且此时encoding属性的长度为1个字节。当11后两位,也即第三位和第四位为00时,表示存储的是int16_t类型的整数,当其为01时,表示存储的是int32_t类型的整数,当其为10时,表示存储的是int64_t类型的整数,当其为11时,表示存储的是24位有符号整数。当11后五位为1,并且最后一位为0时,表示存储的是8位有符号整数。当11后两位为11时,那么该节点就没有content属性,该节点的属性值保存在encoding属性的后四个位上,并且其值要介于0~12之间。

举个例子, 执行以下命令将创建一个压缩列表实现的哈希键:

3.content属性保存了该节点的实际的字符串或整型数据。

redis> HMSET profile "name" "Jack" "age" 28 "job" "Programmer"
OK

redis> OBJECT ENCODING profile
"ziplist"

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