Redis底层数据结构之dict、ziplist、quicklist详解

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数据结构探秘：dict、ziplist与quicklist的深度剖析,Redis作为一款高性能的键值对存储系统，其底层数据结构的设计至关重要，合理的数据结构不仅能提高存储效率，还能降低内存使用，在Redis中，常用的底层数据结构有dict（字典）、ziplist（压缩列表）和quicklist（快速列表），本文将详细讲解这三种数据结构的原理及其在Redis中的应用。, ,1、基本概念,dict是Redis中实现键值对存储的核心数据结构，类似于Java中的HashMap，它是一个基于哈希表的字典实现，通过哈希函数将键映射到桶（bucket）上，以实现快速的键值对查找。,2、数据结构,dict主要由以下几个部分组成：,（1）
哈希表：用于存储键值对。,（2）哈希表节点：存储键值对的数据结构。,（3）哈希表大小：哈希表中的桶数量。,（4）哈希表掩码：用于计算键在哈希表中的位置。,（5）rehash索引：用于渐进式rehash。,3、渐进式rehash,当哈希表的负载因子（键数量/桶数量）超过预设阈值时，Redis会进行rehash操作，即对哈希表进行扩容，为了避免一次性rehash导致的性能问题，Redis采用了渐进式rehash。,渐进式rehash的过程如下：,（1）为哈希表分配一个新的桶数组，其容量是原桶数组的两倍。,（2）将rehash索引初始化为0。,（3）在每次哈希表操作时（如查询、更新、删除等），将rehash索引对应的桶迁移到新桶数组。,（4）当所有桶迁移完成后，将rehash索引设置为-1，表示rehash操作完成。,4、应用场景,dict在Redis中的应用场景非常广泛，如数据库中的键值对存储、事务中的watched keys等。, ,1、基本概念,ziplist是一种压缩存储结构，用于存储字符串或整数，它通过一系列特殊编码的连续内存块来存储数据，以减少内存使用。,2、数据结构,ziplist主要由以下几个部分组成：,（1）zlbytes：压缩列表的字节数。,（2）zltail：压缩列表尾元素距离压缩列表起始地址的偏移量。,（3）zllen：压缩列表中的元素数量。,（4）entryX：压缩列表中的元素。,3、特点,ziplist具有以下特点：,（1）内存紧凑：ziplist通过特殊编码存储数据，使得内存利用率更高。,（2）查找效率：由于ziplist是连续存储的，所以查找效率较低。,（3）修改效率：插入、删除操作需要移动大量数据，效率较低。,4、应用场景,ziplist在Redis中的应用场景包括：,（1）列表类型的部分场景。,（2）哈希类型的部分场景。,1、基本概念, ,quicklist是Redis 3.2版本引入的一种新的数据结构，它是一个由多个ziplist组成的双向链表。,2、数据结构,quicklist主要由以下几个部分组成：,（1）quicklistNode：链表节点，包含一个ziplist。,（2）count：链表中的元素数量。,（3）fill：ziplist的填充因子，用于控制内存使用和性能之间的平衡。,（4）compress：压缩深度，用于控制quicklist的压缩程度。,3、特点,quicklist具有以下特点：,（1）内存使用：由于quicklist是由多个ziplist组成的，内存使用相对较小。,（2）查找效率：quicklist可以通过双向链表快速定位到指定节点，查找效率较高。,（3）修改效率：quicklist在链表两端进行插入、删除操作时，效率较高。,4、应用场景,quicklist在Redis中的应用场景主要是列表类型的实现。,本文详细介绍了Redis中的三种底层数据结构：dict、ziplist和quicklist，dict作为键值对存储的核心数据结构，具有高效的查找和更新性能；ziplist通过特殊编码存储数据，提高了内存利用率；quicklist则结合了ziplist和双向链表的优点，实现了高性能的列表存储，了解这些数据结构，有助于我们更好地优化Redis性能和内存使用。,