Redis数据结构-SDS

news2024/11/18 20:16:51

一、SDS（Simple Dynamic String，简单动态字符串）
Redis没有使用C语言传统的字符串表示方式（以’\0’结尾的字符数组），而是自己实现了sds的抽象类型，Redis默认使用sds作为字符串的表示。

set msg "hello, world"

其中，key为保存字符串“msg”的sds，value为保存字符串“hello，world”的sds。
除了用来保存字符串的值外，sds还被用作buffer（缓冲区），比如：AOF持久化模块中的AOF缓冲区，及客户端的输入缓冲区等。

1.SDS的定义
每个src/sds.h/sdshdr结构表示一个sds对象。sdshdrxx会根据字符串的实际长度，选取合适的结构，最大化节省内存空间。获取字符串长度时间复杂度O(1)。

attribute ((packed)) : 告诉编译器，不要因为内存对齐而在结构体中填充字节，以保证内存的紧凑，这样sds - 1就可以得到flags字段，进而能够得到其头部类型。如果填充了字节，则就不能得到flags字段。

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; // 已经使用的字节数
    uint8_t alloc; // 实际可以存储的字节最大长度，不包括SDS头部和结尾的空字符
    unsigned char flags; // flags中的低3个bit决定使用哪种结构存储字符串，高5bit未使用
    char buf[]; // 柔性数组，用来保存实际的字符串
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};

1.2 空间预分配
用来优化SDS的字符串增长操作：当SDS的API对一个SDS进行修改，并且需要对SDS进行空间扩展的时候，程序不仅会为SDS分配修改所必须要的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间。通过空间预分配策略，Redis可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

1.3 惰性空间释放
用来优化SDS字符串缩短操作：当SDS的API对一个SDS进行缩短时，程序并不立即回收多出来的字节，而是通过alloc和len的差值，将这些字节数量保存起来，等待将来使用。

1.4 二进制安全
C语言的字符串中的字符必须符合某种编码（如：ASCII），并且除了字符串末尾的空字符，其他位置不能包含空字符，否则，会出现数据被截断的情况，比如：

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