Redis中的压缩列表
来源:互联网 发布:幼儿教师美工作品图片 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 04:20
压缩列表(ziplist)是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量列表项,并且每个列表项要么就是小整数值,要么就是长度比较短的字符串,那么Redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现。
例如,执行以下命令将创建一个压缩列表实现的列表键:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 1
- 2
- 3
- 4
列表键里包含的都是1、3、5、10086这样的小整数值,以及hello、world这样的短字符串。
另外,当一个哈希键只包含少量键值对,并且每个键值对的键和值要么就是小整数值,要么就是长度比较短的字符串,那么Redis就会使用压缩列表来作为哈希键的底层实现。
举个例子,执行以下命令将创建一个压缩列表实现的哈希键:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 1
- 2
- 3
- 4
哈希键里面包含的所有键和值都是小整数值或者短字符串。
压缩列表的构成
压缩列表是Redis为了节约内存而开发的,是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型(sequential)数据结构。一个压缩列表可以包含任意多个节点(entry),每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。
下图展示了压缩列表的各个组成部分:
下表则记录了各个组成部分的类型、长度以及用途:
观察下面给出的压缩列表示例:
- 列表zlbytes属性的值为0x50(十进制80),表示压缩列表的总长为80字节。
- 列表zltail属性的值为0x3c(十进制60),这表示如果我们有一个指向压缩列表起始地址的指针p,那么只要用指针p加上偏移量60,就可以计算出表尾节点entry3的地址。
- 列表zllen属性的值为0x3(十进制3),表示压缩列表包含三个节点。
再观察另一个压缩列表示例:
- 列表zlbytes属性的值为0xd2(十进制210),表示压缩列表的总长为210字节。
- 列表zltail属性的值为0xb3(十进制179),这表示如果我们有一个指向压缩列表起始地址的指针p,那么只要用指针p加上偏移量179,就可以计算出表尾节点entry5的地址。
- 列表zllen属性的值为0x5(十进制5),表示压缩列表包含五个节点。
压缩列表节点的构成
每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值,其中,字节数组可以是以下长度的其中一种:
- 长度小于等于63(2^6 - 1)字节的字节数组;
- 长度小于等于16383(2^14 - 1)字节的字节数组;
- 长度小于等于4294967295(2^32 - 1)字节的字节数组;
而整数值则可以是以下六种长度的其中一种:
- 4位长,介于0至12之间的无符号整数;
- 1字节长的有符号;
- 3字节长的有符号整数;
- int16_t类型整数;
- int32_t类型整数;
- int64_t类型整数。
每个压缩列表节点都由previous_entry_length、encoding、content三个部分组成:
previous_entry_length
节点的previous_entry_length属性以字节为单位,记录了压缩列表中前一个节点的长度。previous_entry_length属性的长度可以是1字节或者5字节:
- 如果前一节点的长度小于254字节,那么previous_entry_length属性的长度为1字节:前一节点的长度就保存在这一个字节里面。
- 如果前一节点的长度大于等于254字节,那么previous_entry_length属性的长度为5字节:其中属性的第一字节会被设置为0xFE(十进制254),而之后的四个字节则用于保存前一节点的长度。
下图展示了一个包含一字节长previous_entry_length属性的压缩列表节点,属性值为0x05,表示前一节点的长度为5字节。
下图展示了一个包含五字节长previous_entry_length属性的压缩节点,属性的值为0xFE00002766,其中值的最高位字节0xFE表示这是一个五字节长的previous_entry_length属性,而之后的四字节0x00002766(十进制10086)才是前一字节的实际长度。
因为节点的previous_entry_length属性记录了前一个节点的长度,所以程序可以通过指针运算,根据当前节点的起始地址来计算出前一节点的起始地址。
举个例子,如果我们有一个指向当前节点起始地址的指针c,那么我们只要用指针c减去当前节点previous_entry_length属性的值,就可以得出一个指向前一个节点起始地址的指针p,如下图所示:
压缩列表的从表尾向表头遍历操作就是使用这一原理实现的,只要我们拥有一个指向某个节点起始地址的指针,那么通过这个指针以及这个节点的previous_entry_length属性,程序就可以一直向前一个节点回溯,最终到达压缩列表的表头节点。
encoding
节点的encoding属性记录了节点的content属性所保存数据的类型以及长度:
- 一字节、两字节或者五字节长,值的最高位为00、01或者10的是字节数组编码:这种编码表示节点的content属性保存着字节数组,数组的长度由编码除去最高两位之后的其他位记录;
- 一字节长,值的最高位以11开头的是整数编码:这种编码表示节点的content属性保存着整数值,整数值的类型和长度由编码除去最高两位之后的其他位记录;
下表记录了所有可用的字节数组编码,表格中的下划线表示留空,而b、x等变量则代表实际的二进制数据,为了方便阅读,多个字节之间用空格隔开:
下表记录了所有可用的整数编码:
content
节点的content属性负责保存节点的值,节点值可以是一个字节数组或者整数,值的类型和长度由节点的encoding属性决定。
下图展示了一个保存字节数组的节点示例:
- 编码的最高两位00表示节点保存的是一个字节数组;
- 编码的后六位001011记录了字节数组的长度为11;
- content属性保存着节点的值:hello world。
下图展示了一个保存着整数值的节点示例:
- 编码11000000表示节点保存的是一个int16_t类型的整数值;
- content属性保存着节点的值10086。
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