Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)SortedSet的底層原理解析
概述
一些常用命令
- 存儲:zadd key score value
- 獲?。?strong>zrange key start end
- 獲?。和瑫r獲取分?jǐn)?shù):zrange key start end with score
- 刪除:zrem key value
存儲的時候我們可以發(fā)現(xiàn),是有一個score(分?jǐn)?shù))的,這個就是用來排序的字段。
實(shí)現(xiàn)
先說結(jié)論,SortedSet底層,根據(jù)配置會在不同的時候選用兩種不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)zset,或ziplist進(jìn)行存儲:
首先,我們來看幾個參數(shù):
zset-max-ziplist-entries 128 zset-max-ziplist-value 64
if ( field-value對的數(shù)量 > ziplist.entries.size || 任意一個filed或value長度 > zset-max-ziplist-value ) { // 使用 zset 進(jìn)行存儲 } else { // 使用 ziplist 進(jìn)行存儲
zset的結(jié)構(gòu)如下:
typedef struct zset { dict *dict; zskiplist *zsl; } zset
可以發(fā)現(xiàn),是由字典+跳躍表實(shí)現(xiàn)的。
zset
結(jié)構(gòu)體里有兩個元素,一個是 dict,用來維護(hù) 數(shù)據(jù) 到 分?jǐn)?shù) 的關(guān)系,一個是 zskiplist,用來維護(hù) 分?jǐn)?shù)所在鏈表 的關(guān)系dict
里通過維護(hù) 哈希表 存儲了 張三=>100,李四=>90 的分?jǐn)?shù)關(guān)系。
而跳表則是排序的關(guān)鍵
跳躍表
先上圖:
我們知道,鏈表的檢索效率是非常低的,如果要拿到100條數(shù)據(jù)中間的數(shù)據(jù),則需要遍歷50個數(shù)據(jù)才行,為了解決這個問題,跳表應(yīng)運(yùn)而生
如上圖,就是常規(guī)的跳表,會在原有的數(shù)據(jù)上加上若干層,指向當(dāng)前層的下一個節(jié)點(diǎn)。
跳表的插入
如上圖所示:其實(shí)每個節(jié)點(diǎn)的層數(shù)是隨機(jī)的,而且新插入一個節(jié)點(diǎn)不會影響其它節(jié)點(diǎn)的層數(shù)。因此,插入操作只需要修改插入節(jié)點(diǎn)前后的指針,而不需要對很多節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行調(diào)整。這就降低了插入操作的復(fù)雜度。實(shí)際上,這是skiplist跳表的一個很重要的特性,這讓它在插入性能上明顯優(yōu)于平衡樹的方案。
如下圖,假如我們需要查詢23,查詢的路徑如下。
事實(shí)上,在插入之前也要先經(jīng)歷一個類似的查找過程,在確定插入位置后,再完成插入操作。
這也是SortedSet實(shí)現(xiàn)排序的原理。
壓縮列表
壓縮列表 ziplist 是為 Redis 節(jié)約內(nèi)存而開發(fā)的。
壓縮列表是由一系列特殊編碼的連續(xù)內(nèi)存塊組成的順序型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一個壓縮列表可以包含任意多個節(jié)點(diǎn) (entry),每個節(jié)點(diǎn)可以保存 一個字節(jié)數(shù)組 或者 一個整數(shù)值 。
1、zl bytes
:用于記錄整個壓縮列表占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)
2、zl tail
:記錄要列表尾節(jié)點(diǎn)距離壓縮列表的起始地址有多少字節(jié)
3、zl len
:記錄了壓縮列表包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
4、entryX
:要說列表包含的各個節(jié)點(diǎn)
5、zl end
:用于標(biāo)記壓縮列表的末端
壓縮列表是一種為了節(jié)約內(nèi)存而開發(fā)的順序型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
壓縮列表被用作列表鍵和哈希鍵的底層實(shí)現(xiàn)之一
壓縮列表可以包含多個節(jié)點(diǎn),每個節(jié)點(diǎn)可以保存一個字節(jié)數(shù)組或者整數(shù)值
添加新節(jié)點(diǎn)到壓縮列表,可能會引發(fā)連鎖更新操作。
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