【redis前传】集思广益之quicklist,取其精华去其糟粕


前言

  • 在之前我们已经学习了redis五大数据结构中的list结构。其内部是linkedList和zipList两种结构。这是我们已经学习的内容。之前我没有结合操作具体查看。事实上在两者中还存在一种结合体quickList

结构演变

  • 在上面我们添加了一个key为zlist的数据。通过object encoding zlist查看底层就是通过quicklist来构建的。之前在ziplist章节汇总我们了解到在redis中hash和list基本数据结构都使用了ziplist存储数据的。在list中我们确实quicklist。这里我们提前说明下quicklist内部就是基于ziplist来实现的。

linkedList

  • 在开场quicklist之前我们简单梳理下之前学过的linkedList ,他是一种常见的双线链表。通过两个指针完成我们链表的构建。

C++指针

  • redis是基于内存运行的,而内存有十分的宝贵所以redis在设计了双线链表后觉得有点耗内存。因为指针本身也是需要开辟空间的。根据系统的不同指针占位不同。这里我总结了一下一个指针占位就是一个系统操作的基本位
  • 这里基本位是什么意思呢?加入你是64位系统那么一个指针就是64位即8个字节。如果你是32位系统那么一个指针就是32位即4个字节
  • 也就是说如果我在redis中向双向链表中存储N个英文字母,我们又知道一个应为字母占1个字节。那么这N个元素就是N的listNode . 那么维持着N个listNode中间就需要2*(N-1)个指针。在64位系统中也就是我们需要开辟将近129倍的空间来存储内容。上述情况我们只有N个字节的内容,却需要2*(N-1)*8+N个字节来构建listNode。
  • 随着节点的递增我们浪费程度越离谱。所以redis在双向链表的基础上结合了ziplist进行改良。

过渡原因

ziplist

  • 在ziplist章节中我们知道ziplist是一块连续内存,是redis对内存的一种改良结构。ziplist实现了内存的高使用率!

linkedlist+ziplist好处

quicklist引入

  • quicklist是在redis3.2之后引入的,笔者这里使用的是redis6.4方便源码好像并没有quicklist源码。
  • 后来翻阅了之后redis6.4好像取消了quicklist . 结构。所以我又特别下了一个3.2的版本。这里具体的是redis3.2.4版本!!!

庐山真面目

quicklist

  • 通过他的源码我们很清晰的看出他的内部数据结构!这个大家应该很熟悉了。quicklist可以说就是我们之前的linkedList 结构。内部就是双向链表只不过里面的属性稍微多了点

  • 通过图示是不是感觉和linkedList一样。

  • 接下来我们看看quicklist中各个属性的含义吧

quicklistNode

  • quicklist只是一个抽象的概念,真正负责数据的存储的是组成quicklist的成员quicklistNode 。

  • 各个属性的作用

  • 通过上面的属性介绍,我们也可以了解了解到node节点中的数据结构就是ziplist 。在ziplist基础上会在进行压缩达到内存更高的使用效率!

  • 关于压缩这里我们不用太去了解!主要目的就是一种编码,这种编码是无法真正使用的在使用期间redis会进行解码操作。在解码操作期间就是通过recompress属性来标记的。

insert

  • 在了解quicklist基本结构之后我们在看看insert时结构会发生哪些变化!上面我们也提到了在redis.conf配置文件中list-max-ziplist-size属性是用来设置quicklist中每个节点中的ziplist存储的大小设置的。
属性值作用
-1每个quicklistNode节点的ziplist所占字节数不能超过4kb
-2每个quicklistNode节点的ziplist所占字节数不能超过8kb
-3每个quicklistNode节点的ziplist所占字节数不能超过16kb
-4每个quicklistNode节点的ziplist所占字节数不能超过32kb
-5每个quicklistNode节点的ziplist所占字节数不能超过64kb
intziplist包含的entry上限

两端插入

  • 第一种情况就是我们需要插入的数据是在两端的。如上图所示我们在redis.conf配置文件中设置的list-max-ziplist-size: 2 。表示内部节点ziplist中entry个数最大为2 。此时我们head头部节点中已经存储了两个内容,tail尾部节点存储的是1个节点!
  • 这个时候如果我们想头部添加一个元素是obj1 。 可想而知我们是无法加入的,这个时候redis会重新创建一个ziplist结构并包含obj1 ,将新创建的ziplist加入到链表的头部之后

  • 而obj2加入尾结点时,因为尾结点的节点数是1还未达到峰值2,所以直接就加入了。最终的效果图如下

中间插入

st=>start: Insert
ziplistInsert=>operation: 向ziplist中插入
subziplistInsert=>operation: 将该ziplist拆分两个ziplist, 在对应位置加入
insertNear=>operation: 插入相邻的ziplist中
newZipInsert=>operation: 新建ziplist插入
cond=>condition: ziplist是否可以容纳
headtailCond=>condition: 插入位置在ziplist两端
nearheadtailCond=>condition: 相邻ziplist是否可以容纳
e=>end: 快乐的一天

st->cond
cond(yes)->ziplistInsert
cond(no)->headtailCond(yes)->nearheadtailCond
headtailCond(no)->subziplistInsert
nearheadtailCond(yes)->insertNear
nearheadtailCond(no)->newZipInsert

总结

参考文献

lzf压缩算法

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