Redis 键值类型及其存储结构
键值类型
键的数据类型是字符串，值的类型有：字符串、列表、Hash、集合、有序集合。
键的存储和查找
Redis底层键的存储类似于Java中其他Hash存储结构：数组+链表的组合。数组中存储的是Key Hash函数对数组长度取模后相等的所有key组成列表的首元素，查找则是首先根据hash定位到数组位置所指向的列表首元素，然后遍历列表找到Hash值相等的key。
图1 Redis Key hash数据结构简单示意图
键的过期实现
检查过期可以为每个key设置timer或定时遍历所有key，但都有明显资源和性能消耗问题，Redis采用的实践：
- 查找是触发： 当查找KEY返回之前检查是否过期。
- 定期随机检查：定期随机抽查100条key，检测过期。
列表
列表采用压缩列表或双向循环链表的数据结构存储。
当列表中存储的数据量比较小的时候，列表采用压缩列表的方式实现。
- 列表中保存的单个数据（有可能是字符串类型的）小于 64 字节；
- 列表中数据个数少于 512 个
压缩列表是为了节约内存而存在的。
Hash类型
Hash类型也同样使用压缩列表和散列表的组合。Redis 使用压缩列表来实现Hash类型有两个前提：
- Hash中保存的键和值的大小都要小于 64 字节。
- Hash中键值对的个数要小于 512 个。
其他情况下Redis 就使用散列表来实现字典类型。哈希函数 使用MurmurHash2。
有序集合（sortedset）
SortedSet 使用压缩列表和跳表组合来存储有序集合。Redis使用压缩列表来实现有序集合的前提：
- 所有数据的大小都要小于 64 字节；
- 元素个数要小于 128 个。
跳表结构是在链表结构上增加索引层，以支持快速地按照得分值、得分区间获取数据。
图2 跳表增加索引层示意图
跳表的插入：根据索引找到位置，直接插入
图3 跳表插入示意图
删除： 删除节点及对应索引。如上图删除元素7则将删除最底层的元素相应索引层中的索引7元素。
跳表索引动态更新
跳表元素的删除和增加会破坏跳表的索引的平衡性，跳表通过随机函数的方法来维持平衡：将数据插入随机索引层：随机数生成随机层次，进而插入随机索引层
数据结构持久化到硬盘
将内存中数据结构和数据持久化到硬盘有两种方式：
第一种是清除原有的存储结构，只将数据存储到磁盘中。当需要从硬盘还原数据到内存的时候，重新将数据组织成原来的数据结构。Redis 采用的就是这种持久化思路。
第二种方式是保留原来的存储格式，就是除了具体数据外还保存这相关数据结构的信息，如散列表需要将散列表的大小、每个数据被散列到的槽的编号等信息，都保存在硬盘中。当从硬盘中还原数据到内存中时，避免了重新计算Hash。
