redis字符串的底层源码以及应用实例

内部编码

• int 8个字节的长整型
• embstr 小于等于39个字节的字符串
• raw 大于39个字节的字符串

string底层使用的sds自定义的字符串，因为c语言中string默认为\0为结尾，而redis有可能会传输视频流或者其他的数据，有可能会出现nam\0orxxxx这种，但是如果使用c默认的字符串，只会读取到name就会截止。

  struct sdshdr {
        int len;    //存储的长度
        int free;  //剩余的空闲空间
        char buf[]; //数据存储的地方
    };

这种数据结构的好处是：
1.对于存储数据的准确性更高了，依靠len字段来标明准确数据的位置。【二进制安全的数据结构】
2.采用以空间换时间的方式，每次扩容的时候可以适当分配大一点的空间，记录剩余时间是否够下一次的修改或者追加。（减少对象的销毁与创建的步骤）【提供了内存预分配机制，避免了频繁的内存分配】
3.会在数据末尾依旧采用\0作为结尾【兼容C语言的函数库】

//redis 3.2 以前
struct sdshdr {
    int len;
    int free;
    char buf[];
};
//redis 3.2 后
//redis\deps\hiredis\sds.h文件
typedef char *sds;

//存在注释：sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.However is here to document the layout of type 5 SDS strings. 
//意思大概是：sdshdr5从未使用过，我们只是直接访问标志字节。然而，这里是为了记录类型5 SDS字符串的布局
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {  // 对应的字符串长度小于 1<<5
    unsigned char flags; 
    char buf[];
};

//__attribute__ ((packed)) 的作用就是告诉编译器取消结构体在编译过程的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 { // 对应的字符串长度小于 1<<8
    uint8_t len;                              //目前字符串的长度
    uint8_t alloc;                            //分配的内存总长度
    unsigned char flags;                      //flag用3bit来标明类型，类型后续解释，其余5bit目前没有使用
    char buf[];                               //柔性数组，以'\0'结尾
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 { // 对应的字符串长度小于 1<<16
    uint16_t len; 
    uint16_t alloc; 
    unsigned char flags; 
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 { // 对应的字符串长度小于 1<<32
    uint32_t len; 
    uint32_t alloc; 
    unsigned char flags; 
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 { // 对应的字符串长度小于 1<<64
    uint64_t len; 
    uint64_t alloc; 
    unsigned char flags; 
    char buf[];
};

#define SDS_TYPE_5  0
#define SDS_TYPE_8  1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4

static inline char sdsReqType(size_t string_size) {
    if (string_size < 1<<5)
        return SDS_TYPE_5;
    if (string_size < 1<<8)
        return SDS_TYPE_8;
    if (string_size < 1<<16)
        return SDS_TYPE_16;
#if (LONG_MAX == LLONG_MAX)  
    if (string_size < 1ll<<32)
        return SDS_TYPE_32;
    return SDS_TYPE_64;
#else
    return SDS_TYPE_32;
#endif
}

String限制512mb从何而来

//位于t_string.c文件中
//为什么要限制，要知道512M已经是一个很大的值了（已经是一个bigkey了），在redis单线程操作中已经很容易阻塞线程
//故在追加命令appendCommand和设置命令setrangeCommand中都会进行校验
static int checkStringLength(client *c, long long size) {
    if (size > 512*1024*1024) {
        addReplyError(c,"string exceeds maximum allowed size (512MB)");
        return C_ERR;
    }
    return C_OK;
}

2.2.3典型的使用场景

• 用户登录

比较典型的缓存使用场景，其中Redis作为缓存层，MySQL作为存储层，绝大部分请求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有支撑高并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压力的作用。

UserInfo getUserInfo(Long id){
    
}

//首先先从redis里面获取用户信息
userRedisKey ="user:info"+id;
value = jedis.get(userRedisKey);
if(value!=null){
    userInfo = deserialize(value);
    return userInfo;
}

//如果没有在redis中找到用户信息，则从mysql数据库里查找
UserInfo getUserInfo(long id){
    userRedisKey = "user:info:" + id
    value = redis.get(userRedisKey);
    UserInfo userInfo;
    if (value != null) {
        userInfo = deserialize(value); 
    } else {
        userInfo = mysql.get(id);
        if (userInfo != null)
            redis.setex(userRedisKey, 3600, serialize(userInfo));
    }
    return userInfo;
}

• 计数

许多应用都会使用Redis作为计数的基础工具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步落地到其他数据源。例如笔者所在团队的视频播放数系统就是使用Redis作为视频播放数计数的基础组件，用户每播放一次视频，相应的视频播放数就会自增1：

long incrVideoCounter(long id) {
    key = "video:playCount:" + id;
    return redis.incr(key);
}

• 共享session
• 验证码限速 时间+次数