承接上文深入redis源码，了解数据结构设计思想

本地调试redis源码

启动redis源码

mac下载C语言编译器CLion，拉取redis源码并导入CLion

 

编译redis源码并启动

 

编译成功之后，在src目录中就会出现可执行文件

 

启动redis-server

 

启动成功

 

在set方法中打个断点

redis的所有命令都在redisCommand里面定义，找到set命令，并找到对应的触点函数setCommand

 

在setCommand函数中打个端点

 

通过redis-cli执行set命令，就可以断点跟踪了

 

看下编码的过程

 

tryObjectEncoding

 

len是value的长度，长度小于等于20的话，才可以被转换成整数。

为什么整数范围最大是十进制数20？

在64位系统下C语言中的int还是占4字节，32位，与32位系统中没有区别！

64位操作系统下，采用64位编译器进行编译处理时，发生变化的变量类型是long。

32位系统下，long占4字节，32位，与int相同。

64位系统下，long占8字节，64位，有符号数取值范围是-9223372036854775808至9223372036854775807。

JAVA的long型整数最大值：9223372036854775807，即19位十进制数，64位二进制数，16位16进制数。

long占8个字节，64位二进制数，19位十进制数，算上符号的话就是20位十进制数。

 

如果value string可以转换成long，然后将value值赋值给redisObject的ptr指针，强制把整型值转换成指针类型，而不让ptr存内存地址，这样即节省了内存，还减少了一次内存io。

字符串编码

短字符串编码

 

短字符串（长度小于等于44）编码是embstr

 

长字符串(长度大于44)编码是raw

为什么是44?

要充分理解这个问题，需要先科普下cpu、地址总线、内存之间的关系：

• • 64位处理器比32位处理器速度更快

32位处理器一次性只能处理32位，也就是4个字节的数据，而64位处理器一次性能处理64位即8个字节的数据，64位处理器的处理速度比32位更快。

• • 64位处理器比32位能处理的地址范围更大

除了运算能力之外，与32位处理器相比，64位处理器的优势还体现在系统对内存的控制上。由于地址使用的是特殊的整数，而64位处理器的一个ALU（算术逻辑运行器）和寄存器可以处理更大的整数，也就是更大的地址。传统的32位处理器的寻址空间最大为4GB，而64位处理器在理论上则可以达到1800万个TB。

• • 地址总线

要存取数据或指令就要知道数据或指令存放的位置，地址寄存器存储的就是cpu当前要存取的数据或指令的地址，该地址是由地址总线传输到地址寄存器上的

假设地址总线有n位，即共有n位二进制位来表示地址，那么最多可以表示2^n个地址，另外计算机以一个字节为寻址单位，所以cpu的寻址能力或者最大的寻址范围是2^n个字节。综上，地址总线的位数决定了cpu的寻址能力。

• • 数据总线的宽度与字长及cpu位数

字长指cpu同一时间内可以处理的二进制数的位数，数据总线传输的数据或指令的位数要与字长一致。否则，如果数据总线长度大于字长则一条数据或指令要分多次传输，则分开传输几组数据也就没有意义；如果数据总线宽度小于字长，则cpu的利用率降低，对资源是种浪费。另外如果字长是n位，一般称cpu是n位的，所以说数据总线的宽度和字长及cpu的位数是一致的。

结合上面的问题，继续分析：

64位系统缓存行（字长）大小是64字节即64位处理器一次性读取64字节的缓存数据。基于缓存局部性原理，一次性要读取的数据不足64字节，也会顺便获取相邻的其他数据共64字节。

从内存中获取到redisObject对象之后，根据ptr指向的内存空间获取数据。

 

分析下这个redisObject对象占多少个字节：

type 4bit，encoding4bit，LRU_BITS占24bit即3字节，int类型的refcount占4字节，ptr指针类型占8字节，共16个字节,那么64字节的缓存行还剩48个字节的剩余空间，那么这48字节的缓存行空间存放什么呢？

存放redisObject ptr指针指向的内存空间的数据，即cpu一次性读取的64字节的缓存行中包含redisObject对象以及该对象ptr指针所指向的内存空间的数据，以免再根据redisObject的ptr指针再去内存中获取对应的数据，减少了一次内存io。

那48字节在哪个字符串类型的范围内呢？

 

sdshdr8 对应的字符串范围是32-64字节

 

c语言中的char类型占1个字节，java中的char类型占2个字节。

redis字符串为了兼容c语言函数库在末尾加上的字符占1个字节。

uint8_t len 占一个字节，uint8_t alloc占一个字节，char flags占一个字节，占一个字节

所以sdshdr8数据结构需要4个字节的元数据

除去这4个字节，缓存行还有48-4=44个字节的剩余空间，如果字符串数据范围小于等于44，把redisObject对象ptr指针所指向内存中的这个数据和redisObject对象放在一起即嵌入式字符串，在内存空间分配的时候，这两部分数据是分配在一起的，这样就可以直接适应缓存行的大小，这样就减少了一次内存io。

List数据类型

• • LPUSH

 

从左边开始往alist中放入元素

 

• • LPOP

从左边获取元素

 

依次是c、b、a

 

list如果没有元素的话，对应的key也会被清除

• • RPUSH

 

从右边放入元素

 

从左边放入元素，从左边拿出元素，则是栈的数据结构即a,b,c的数据放入，c、b、a顺序的拿出，a最开始进，最后出，先进后出，

 

同一端，从这边进，也从这边出，这就是栈的数据结构。

一边进，另外一边出，是队列的数据结构即右边放a,b,c，左边拿a,b,c，这是队列的数据结构。

阻塞api

如果没有元素就一直等待，直到有元素或者设置超时时间

 

LPOP从list中弹出元素之后就会从list中删除，如果应用程序没有正确处理的话，就会造成元素丢失的情况，BRPOPLPUSH就是为了应对这场场景，弹出元素之后，push到另外一个list中，做一个数据备份，防止数据丢失。

List数据类型底层设计

List是一个有序（按加入的时序排序）的数据结构，Redis采用quicklist（双端链表）和ziplist作为List的底层实现。

可以通过设置每个ziplist的最大容量，quicklist的数据压缩范围，提升数据存取效率。

• • list-max-ziplist-size -2

单个ziplist节点最大能存储8kb，超过则进行分裂，将数据存储在新的ziplist节点中

• • list-compress-depth 1

0代表所有节点，都不进行压缩，1代表从头节点往后走一个，尾节点往前走一个不用压缩，其他的全部压缩，2，3，4...依次类推

 

双端链表需要两个指针：pre,next，而指针占8个字节的内存空间，所以存储一个元素就至少占16个字节，如果元素比较多的情况下，内存开销就会非常大，所以redis并没有用quicklist 双端链表，而是用更加紧凑的ziplist。