Redis及SDS初识
Redis简介
Redis（REmote DIctionary Server）是使用C语言编写的、开源的、支持网络的、基于内存的、可选持久化的键值对数据库。
2009年第一版，2018年redis 5.0.0，2019年redis 6，目前最新。
Redis优点
- 内存型数据库，读写速度快
- 单线程（一个线程处理网络请求，IO多路复用），避免了线程之间的切换，不存在加锁、解锁等同步操作
- 支持复杂的数据类型，key value的value可以是多种类型：string list set zset hash
- 支持数据持久化：RDB AOF RDB&AOF 三种方案，重启后数据可回复
- 支持主从结构，集群模式
与Memcached对比
- 内存型数据库
- 多线程
- 只支持string、二进制类型
- 不支持数据持久化，重启后数据丢失
- 不支持集群模式，需要依赖客户端实现在集群中分片写入数据
简单动态字符串-SDS
SDS简介
简单动态字符串（Simple Dynamic Strings，SDS）是Redis的基本数据结构之一，也是Redis高效工作的武器之一。SDS用于存储字符串和整形数据，并且保证了二进制安全（后续会说明）。
SDS数据结构
struct sds {
int len; //buf中已占用字节数，即当前长度
int free; //buf中剩余可用字节数
char buf[];//柔性数组，可伸缩（可扩容）
}
SDS相对于char*的优点
快速获取长度和剩余空间
根据统计变量len，free可以更快的得到字符串的长度和可用字节数，O(1)
二进制安全
C语言中，"\0"表示字符串的结束，如果字符串中本身就有"\0"，字符串会被截断，该问题称为非二进制安全。SDS中可以根据len可知字符串是否终止，不必依赖于"\0"。
防止越界
当对SDS进行修改、合并、追加等操作时，可以根据len free等进行边界检查（还有自动扩容及类型转换），防止操作越界。
空间预分配和惰性释放
空间预分配
用于SDS字符串的增长：当对SDS进行拼接修改时，会进行边界检查，如有需要，会自动进行空间扩展，为其分期所必须的空间以及额外的未使用空间（sdsMakeRoomFor）。
惰性空间释放
用于SDS字符串的缩短（释放）：并非使用内存重分配释放多出来的内存，而是通过重置len free记录，
新的数据可以覆盖写，不用重新申请内存。
当然，SDS也提供了相应的API，使其在需要时真正地释放未使用空间，避免惰性空间释放导致的空间浪费。
兼容C语言处理字符串的函数
SDS对上层暴露的指针不是SDS结构体的指针，而是指向柔性数组buf的指针。可直接对其使用C语言的字符串处理函数。
SDS优化
SDS多容量类型优化（头部优化）
上述SDS结构的问题
对于短字符串来说，内容可能只有1字节，但头部却占了4个字节，浪费空间
对于很长的字符串来说，len和free都是4个字节，能存储的字符数量最多也只能为2[^32]
5种类型
分为5种类型（头部长度小于1字节、1字节、2字节、4字节、8字节），使用1字节的标志字段flags来标识类型（sdshdr5种flags也用于记录buf长度）。sdshdr5 sdshdr8 sdshdr16 sdshdr32 sdshdr64
sdshdr5
struct __atribute__((__packed)) sdshdr5{
unsigned char flags; //低3位表示类型，高5位表示长度
char buf[];
}
sdshdr5种flags的低3位表示类型（2[3]=8），高5位表示长度（2[5]=32 ，即可用于表示长度小于32的短字符串）
sdshdr16
sdshdr8（最长2[^8]） sdshdr16（最长2[^16]） sdshdr32（最长2[^32]=4GB） sdshdr64（最长2[64]=2[24]T） 结构相同。
struct __atribute__((__packed)) sdshdr8{
unit8_t len; //已使用长度
unit8_t alloc; //总长度，1字节
unsigned char flags; //低3位表示类型，高5位预留
char buf[];
}
struct __atribute__((__packed)) sdshdr16{
unit16_t len; //已使用长度
unit16_t alloc; //总长度，2字节
unsigned char flags; //低3位表示类型，高5位预留
char buf[];
}
...
这里以sdshdr16为例：
结构体对齐
__atribute__((__packed__))修饰，使结构体由按照变量大小的最小公倍数（sdshdr16是2，sdshdr32是24）字节对齐变为按1字节对齐，一下以sdshdr32为例：
改为1字节对齐后：
- 节省了3字节
- 能使用buf[-1]找到flags。否则还要对不能的结构进行处理buf[-4] buf[-8]…等，更复杂。
SDS扩容
改为1字节对齐后：
- 节省了3字节
- 能使用buf[-1]找到flags。否则还要对不能的结构进行处理buf[-4] buf[-8]…等，更复杂。
SDS扩容
本文参考《Redis5 设计与源码分析》
标签：__,字节,SDS,--,Redis,字符串,buf 来源： https://blog.csdn.net/qq_34963409/article/details/113201635
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