redis数据结构

redis数据结构

Redis是一种存储key-value的内存型数据库，它的key都是字符串类型，value支持存储5种类型的数据：String（字符串类型）、List（列表类型）、Hash（哈希表类型、即key-value类型）、Set（无序集合类型，元素不可重复）、Zset（有序集合类型，元素不可重复）。

针对这5种数据类型，Redis在底层都是使用的redisObject对象表示的。redisObject有3个重要的属性：type、encoding、ptr。

其中，type表示value的数据类型，也就是我们上面说的5种数据类型（REDIS_STRING、REDIS_LIST、REDIS_HASH、REDIS_SET、REDIS_ZSET）；encoding表示value的编码，即底层使用了哪种数据结构；ptr是一个指向保存value的底层数据结构的指针。

其中type和ptr属性不用做过多的解释，一看就知道什么意思，本篇文章主要分析value的encoding编码，也就是不同数据类型的value对应的底层数据结构是什么以及数据结构的原理分析。

Redis（Remote Dictionary Server )，即远程字典服务，是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

redis是一个key-value存储系统。和Memcached类似，它支持存储的value类型相对更多，包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set --有序集合)和hash（哈希类型）。这些数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的 *** 作，而且这些 *** 作都是原子性的。

在此基础上，redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中。区别的是redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改 *** 作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

内存快照(将内存中的数据在某一时刻的状态记录至磁盘中) 。现实可以理解为拍照。

想象下如果100个人(数据)在拍照，那首先想到的问题这100个人给谁拍照？拍照的同时如果有人"动"了怎么办？基于这些场景繁衍以下问题：

全量快照 ,一次性记录所有数据，保证数据的完整性

Redis 两个命令生成 RDB 文件， save 和 bgsave。

save：在主线程中执行，导致阻塞；

bgsave：创建一个子进程，用于写入 RDB 文件，避免主线程阻塞。(Redis默认配置项使用bgsave)。

采用bgsave因为Redis会fock一个子进程处理，所以读肯定没问题，修改是怎么处理的呢？

Redis借助 *** 作系统提供的写时复制技术（Copy-On-Write, COW），在执行快照的同时，正常处理写 *** 作。具体流程：

主线程 fork 出 bgsave 子进程后，bgsave 子进程实际是复制了主线程的页表。这些页表中，就保存了在执行 bgsave 命令时，主线程的所有数据块在内存中的物理地址。这样一来，bgsave 子进程生成 RDB 时，就可以根据页表读取这些数据，再写入磁盘中。如果此时，主线程接收到了新写或修改 *** 作，那么，主线程会使用写时复制机制。具体来说，写时复制就是指，主线程在有写 *** 作时，才会把这个新写或修改后的数据写入到一个新的物理地址中，并修改自己的页表映射。

如图：

bgsave 子进程复制主线程的页表以后，假如主线程需要修改虚页 7 里的数据，那么，主线程就需要新分配一个物理页（假设是物理页 53），然后把修改后的虚页 7 里的数据写到物理页 53 上，而虚页 7 里原来的数据仍然保存在物理页 33 上。这个时候，虚页 7 到物理页 33 的映射关系，仍然保留在 bgsave 子进程中。所以，bgsave 子进程可以无误地把虚页 7 的原始数据写入 RDB 文件。

一、频繁将全量数据写入磁盘，会给磁盘带来很大压力，多个快照竞争有限的磁盘带宽，前一个快照还没有做完，后一个又开始做了，容易造成恶性循环。

二、bgsave 子进程需要通过 fork *** 作从主线程创建出来。虽然，子进程在创建后不会再阻塞主线程，但是，fork 这个创建过程本身会阻塞主线程，而且主线程的内存越大，阻塞时间越长。

快照的恢复速度快，频率无法把控，频率太低，宕机，丢失数据比较多。频率太高，产生额外开销。

混合使用 AOF 日志和内存快照 ，内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间， 使用 AOF 日志记录 这期间的所有命令 *** 作。

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