redis源码之dict

大家都知道redis默认是16个db，但是这些db底层的设计结构是什么样的呢？
我们来简单的看一下源码,重要的字段都有所注释

typedef struct redisDb { dict *dict;     /* The keyspace for this DB 字典数据结构，非常重要*/ dict *expires;    /* Timeout of keys with a timeout set 过期时间*/ dict *blocking_keys;  /* Keys with clients waiting for data (BLPOP) list一些数据结构中用到的阻塞api*/ dict *ready_keys;   /* Blocked keys that received a PUSH */ dict *watched_keys;   /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS 事务相关处理 */ int id;      /* Database ID */ long long avg_ttl;   /* Average TTL, just for stats */ unsigned long expires_cursor; /* Cursor of the active expire cycle. */ list *defrag_later;   /* List of key names to attempt to defrag one by one, gradually. */} redisDb;

redis中的所有kv都是存放在dict中的，dict类型在redis中非常重要。

字典disc的数据结构如下

typedef struct dict { dictType *type; // void *privdata;  dictht ht[2]; //hashtable,每个dict都有两个这样的数据结构，主要用于hash扩容 long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 rehash的作用 防止链表无限增长*/ unsigned long iterators; /* number of iterators currently running 遍历记录的一些字段*/} dict;

redis中当出现hash冲突的时候，我们会采用头插法(链表)的方式来解决，但是链表无限增常的话hashtable会退化，退化成一个链表，影响查询效率，这个时候我们就需要对之前的数组进行扩容，把老的数据搬到新数组上面，这个过程就是rehash

接下来咱们来看看dictType的类型

typedef struct dictType { uint64_t (*hashFunction)(const void *key); void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key); //key用于数据类型的复制 void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj); //value用于数据类型的复制 int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2); //hash冲突的时候需要在冲突的值里面一个一个的对比 void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key); void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);} dictType;

typedef struct dictht { dictEntry **table; //指向数组的首地址 是健值对的核心结构 unsigned long size;//数组的长度 unsigned long sizemask; //恒等于size-1 unsigned long used;} dictht; 

typedef struct { void *key; //指向SDS的数据结构 union { //联合体表示value类型,只会用到一个字段  void *val; //指向redis对象 redisObject  uint64_t u64;  int64_t s64;  double d;  } v; struct dictEntry *next; //头插法解决hash冲突} dictEntry;

接下来我们看一下内存关系的对应图

typedef struct redisObject { unsigned type:4; //当前对象类型 list string hash set zset等 unsigned encoding:4; //redis做的底层优化(编码) unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or       * LFU data (least significant 8 bits frequency       * and most significant 16 bits access time). */ int refcount; void *ptr;} robj;

最后咱们有一张总的图来表是redis的内存关系

encoding存储的优化策略

1:整型编码的处理

我们先来看一个例子

127.0.0.1:6379> set type-int 12345OK127.0.0.1:6379> object encoding type-int"int"//返回的encoding类型是int127.0.0.1:6379> set type-int-long 12345678901234567890OK127.0.0.1:6379> object encoding type-int-long"embstr"//返回的encoding类型是embstr

我们可以发现，在都是数字的时候，如果长度小于20，就会自动转换为int类型，这是redis中专门做的处理

if (len <= 20 && string2l(s, len, &value))

在一个redisObject中，就可以直接用ptr去存储整型值，而不用重新去开辟一块sds的空间

2:redis对象字符串存储相关优化

127.0.0.1:6379> set type-str-short xxxOK127.0.0.1:6379> object encoding type-str-short"embstr"127.0.0.1:6379> set type-str-long xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-x//字符串长度45127.0.0.1:6379> object encoding type-str-long"raw"127.0.0.1:6379> set type-str-long2 xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-xxxxxxxxxx-//字符串长度44127.0.0.1:6379> object encoding type-str-long2"embstr"

一个redisobject是存在内存中的，cpu在完成一个io的时候，它是怎么来读数据的呢，其实cup的io中有一个缓冲行的概念，在linux系统中，一个缓冲行一般是64个字节
接下来我们看看一个redis对象大概占多大的内存空间，其实我们可以大概算出来。

typedef struct redisObject { unsigned type:4; //4bit unsigned encoding:4; //4bit unsigned lru:LRU_BITS; //24bit int refcount; //4byte void *ptr; //8byte} robj;

一个redis对象本身就需要占 （4bit+4bit+24bit = 4byte） + 4byte + 8byte = 16byte的大小

这样的话一个缓冲行还剩余48个byte的大小，有点浪费，
48个byte，按照sds的分配策略应该在sdshdr8那个区间中，而sdshdr8本身就需要占3个字节，sds需要兼容c语言的函数库，都会在结尾加上\0，所以sdshdr8本身是占用4个字节，所以一个缓冲行中还剩余44个字节，来存储剩余的数据，所以在redis字符串对象中，当长度小于44的时候，encoding的类型是embstr，没有新开辟一块sds空间

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