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Redis数据结构ZipList详解、ZipList的连锁更新问题

时间:2024-08-15 22:55:51浏览次数:12  
标签:字节 bytes ZipList Redis 列表 长度 数据结构 节点

ZipList

ZipList 是一种特殊的“双端链表” ,由一系列特殊编码的连续内存块组成。可以在任意一端进行压入/弹出操作, 并且该操作的时间复杂度为 O(1)。

属性类型长度用途
zlbytesuint32_t4 字节记录整个压缩列表占用的内存字节数
zltailuint32_t4 字节记录压缩列表表尾节点距离压缩列表的起始地址有多少字节,通过这个偏移量,可以确定表尾节点的地址。
zllenuint16_t2 字节记录了压缩列表包含的节点数量。 最大值为UINT16_MAX (65534),如果超过这个值,此处会记录为65535,但节点的真实数量需要遍历整个压缩列表才能计算得出。
entry列表节点不定压缩列表包含的各个节点,节点的长度由节点保存的内容决定。
zlenduint8_t1 字节特殊值 0xFF (十进制 255 ),用于标记压缩列表的末端。

ZipListEntry

ZipList 中的Entry并不像普通链表那样记录前后节点的指针,因为记录两个指针要占用16个字节,浪费内存。而是采用了下面的结构:

  • previous_entry_length:前一节点的长度,占1个或5个字节。

    • 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值

    • 如果前一节点的长度大于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据

  • encoding:编码属性,记录content的数据类型(字符串还是整数)以及长度,占用1个、2个或5个字节

  • contents:负责保存节点的数据,可以是字符串或整数

ZipList中所有存储长度的数值均采用小端字节序,即低位字节在前,高位字节在后。例如:数值0x1234,采用小端字节序后实际存储值为:0x3412

Encoding编码

ZipListEntry中的encoding编码分为字符串和整数两种: 字符串:如果encoding是以“00”、“01”或者“10”开头,则证明content是字符串

编码编码长度字符串大小
|00pppppp|1 bytes<= 63 bytes
|01pppppp|qqqqqqqq|2 bytes<= 16383 bytes
|10000000|qqqqqqqq|rrrrrrrr|ssssssss|tttttttt|5 bytes<= 4294967295 bytes

例如,我们要保存字符串:“ab”和 “bc”

ZipListEntry中的encoding编码分为字符串和整数两种:

  • 整数:如果encoding是以“11”开始,则证明content是整数,且encoding固定只占用1个字节

编码编码长度整数类型
110000001int16_t(2 bytes)
110100001int32_t(4 bytes)
111000001int64_t(8 bytes)
11110000124位有符整数(3 bytes)
1111111018位有符整数(1 bytes)
1111xxxx1直接在xxxx位置保存数值,范围从0001~1101,减1后结果为实际值

ZipList的连锁更新问题

ZipList的每个Entry都包含previous_entry_length来记录上一个节点的大小,长度是1个或5个字节: 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值 如果前一节点的长度大于等于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据 现在,假设我们有N个连续的、长度为250~253字节之间的entry,因此entry的previous_entry_length属性用1个字节即可表示,如图所示:

ZipList这种特殊情况下产生的连续多次空间扩展操作称之为连锁更新(Cascade Update)。新增、删除都可能导致连锁更新的发生。

总结:

ZipList特性:

  • 压缩列表的可以看做一种连续内存空间的"双向链表"

  • 列表的节点之间不是通过指针连接,而是记录上一节点和本节点长度来寻址,内存占用较低

  • 如果列表数据过多,导致链表过长,可能影响查询性能

  • 增或删较大数据时有可能发生连续更新问题

标签:字节,bytes,ZipList,Redis,列表,长度,数据结构,节点
From: https://blog.csdn.net/m0_73864806/article/details/141233111

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