【愚公系列】2022年05月 .NET架构班 046-分布式中间件 Redis存储原理之string

前言

1.SDS概念

Redis中字符串的实现，Simple Dynamic String简单动态字符串，是一数据结构。

Redis是用C语言实现的，但C语言本身没有字符串类型（只能用字符数组 char[]实现）。所以就会有以下问题：

使用字符数组必须先给目标变量分配足够的空间，否则可能会溢出。

如果要获取字符长度，必须遍历字符数组，时间复杂度是 O(n)。

C 字符串长度的变更会对字符数组做内存重分配。

通过从字符串开始到结尾碰到的第一个’\0’来标记字符串的结束，因此不能保 存图片、音频、视频、压缩文件等二进制(bytes)保存的内容，二进制不安全。

而SDS的特点：

不用担心内存溢出问题，如果需要会对SDS进行扩容。

获取字符串长度时间复杂度为 O(1)，因为定义了len属性。

通过“空间预分配”（ sdsMakeRoomFor）和“惰性空间释放”，防止多次重分配内存。

判断是否结束的标志是 len 属性（它同样以’\0’结尾是因为这样就可以使用 C语言中函数库操作字符串的函数了），可以包含’\0’。

一、Redis存储原理之string

1. string结构

redisObject 结构如下：

typedef struct redisObject { unsigned type:4; /* 对象的类型，包括：OBJ_STRING、OBJ_LIST、OBJ_HASH、OBJ_SET、OBJ_ZSET */ unsigned encoding:4; /* 具体的数据结构 */ unsigned lru:LRU_BITS; /* 24 位，对象最后一次被命令程序访问的时间，与内存回收有关 */ int refcount; /* 引用计数。当 refcount 为 0 的时候，表示该对象已经不被任何对象引用，则可以进行垃圾回收了 */ void *ptr; /* 指向对象实际的数据结构 */ } robj;

SDS结构如下：

/* sds.h */ struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 { uint8_t len; /* 当前字符数组的长度 */ uint8_t alloc; /*当前字符数组总共分配的内存大小 */ unsigned char flags; /* 当前字符数组的属性、用来标识到底是 sdshdr8 还是 sdshdr16 等 */ char buf[]; /* 字符串真正的值 */ };

2.string编码类型

字符串的编码有三种：

int:存储 8 个字节的长整型（long，2^63-1）。大小超过了 long 的范围 （2^63-1=9223372036854775807）时会自动转成embstr。

embstr:代表 embstr 格式的 SDS（Simple Dynamic String 简单动态字符串）， 存储小于 44 个字节的字符串。分配一次内存空间，而且是只读的。

raw:存储大于 44 个字节的字符串（3.2 版本之前是 39 字节）。分配二次内存空间。

3.应用场景

Redis 分布式

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