一：底层数据结构

1、SDS

struct sdshdr {int len;int free;char buf[];
}

注：
1.1、'\0’结尾遵循C语言规范，可以直接调用C语言字符串的部分api
1.2、记录len无需遍历获取长度以及实现二进制安全（不同于C语言字符串，SDS可以保存任意格式的二进制数据，不用出现特殊字符提前结束的情况）
1.3、记录free实现空间预分配和惰性释放（以减少字符串变化带来的内存分配，同时避免内存泄露和溢出）

2、链表

typedef struct listNode {struct listNode *prev;struct listNode *next;void *value;
} listNode;typedef struct list {listNode *head;listNode *tail;unsigned long len;void *(*dup)(void *ptr);void (*free)(void *ptr);int (*match)(void *ptr, void *key);
} list;

注：双向、无环、带头、带尾、带len

3、字典

hash表

typedef struct dictEntry {void *key;union {void *val;uint64_t u64;int64_t s64;} v;struct dictEntry *next;
} dictEntry;typedef struct dictht {dictEntry **table;unsigned long size;// 哈希表大小掩码，用于计算索引值// 总是等于 size - 1unsigned long sizemask;unsigned long used;
} dictht;

字典
(即由两个hash表和其他一些信息字段组成)

typedef struct dict {// 类型特定函数dictType *type;// 私有数据void *privdata;// 哈希表dictht ht[2];// rehash 索引// 当 rehash 不在进行时，值为 -1（渐进rehash）int rehashidx;
} dict;

注：
3.1、Redis 计算哈希值和索引值的方法如下：
hash = dict->type->hashFunction(key); //使用字典设置的哈希函数，计算键 key 的哈希值
index = hash & dict->ht[x].sizemask; //使用哈希表的 sizemask 属性和哈希值，计算出索引值。ht[x] 可以是 ht[0] 或者 ht[1]
3.2、hash冲突是在头加(只能在头家因为dictEntry没有指向尾的指针)
3.3、因为大部分系统都采用写时复制技术，所以为了尽量避免内存复制，hash表在aop，或者rdb时的扩容因子由1变成5
3.4、rehash是渐进的。h[0]只减不加，并且结束后把h[1]给h[0]

4、跳表

typedef struct zskiplistNode {// 后退指针struct zskiplistNode *backward;// 分值double score;// 成员对象robj *obj;// 层struct zskiplistLevel {// 前进指针struct zskiplistNode *forward;// 跨度unsigned int span} level[];
} zskiplistNode;typedef struct zskiplist {// 表头节点和表尾节点struct zskiplistNode *header, *tail;// 表中节点的数量unsigned long length;// 表中层数最大的节点的层数int level;
} zskiplist;

注:
4.1、跳跃表是有序集合的底层实现之一，除此之外它在 Redis 中没有其他应用。
4.2、每个跳跃表节点的层高都是 1 至 32 之间的随机数。
4.3、在同一个跳跃表中，多个节点可以包含相同的分值，但每个节点的成员对象必须是唯一的。
4.4、跳跃表中的节点按照分值大小进行排序，当分值相同时，节点按照成员对象的大小进行排序。

5、整数集合

typedef struct intset {// 编码方式uint32_t encoding;// 集合包含的元素数量uint32_t length;// 保存元素的数组，保存的整数类型取决于encodingint8_t contents[];
} intset;

注：升级机制以提高灵活性和节约内存（必要时才会使用大的类型）。且整数集合不存在降级

6、压缩列表

previous_entry_length：前一个节点的长度
encoding：记录了节点的 content 属性所保存数据的类型以及长度
content：节点值可以是一个字节数组或者整数，值的类型和长度由节点的 encoding 属性决定

注：
6.1、是列表和hash对象的底层实现之一
6.2、当有多个连续介与250-253之间的节点是，添加新节点可能引起前面节点的扩容进而导致连锁更新。（原本的previous_entry_length由1个字节变成5个字节）。同理删除节点也可能导致连锁反应

二、对象

typedef struct redisObject {// 类型（可以是STRING,LIST,HASH,SET,ZSET）unsigned type:4;// 编码unsigned encoding:4;// 指向底层实现数据结构的指针void *ptr;// 引用计数int refcount// 最近活跃时间unsigned lru;
} robj;

对象类型可以是：

编码可以是：

各对象类型不同编码所表示的对象:

注：
1、redis对象也采用引用计数法回收对象
2、只能共享0-9999的整数字符串对象
3、lru会记录最后一次被访问时间，用于计算对象空转时长

三、浅浅扒一扒源码

以sds为例，每个底层数据结构都会有个文件去定义

而redis对象则是定义在server.h文件里——redisObject

数据库存储数据的则是在redisServer的redisDb结构体（数据库对象）。redisServer是对服务器状态的一种描述，像端口号，是否开启aof，数据库字典等服务器信息…同样定义在server.h文件

与redisServer相对的则是client，client是对客户端连接状态的一种描述（会为每个连接新建一个client）。存储与客户端相关的数据，像db是连接的数据库，querybuf则是命令缓存，argc和argv则分别是命令参数的个数和值等信息…同样定义在server.h文件

上面提到了sds，那就顺便再讲讲redis_string（毕竟还挺常用）

redis_string

SDS初始化

SDS扩容

从上面可知：扩容时，当大小小于1M则 newLen*2，大于1M则再 newLen+1M。sds的这种空间预分配和动态扩容，使得其在append字符串时不必每次都copy字符串，只有当type发生变化时才需copy。

redis string最大512M从何何来

从上图可以看到，在t_string（即redis string对象）文件中有checkStringLength函数。上面明确了大小不能大于512M。所以这个512M是人为限制的，并不是指redis的string对象或者说sds的数据结构最大只能支持512M。个人人为其实sdshdr64的最大长度应该是 2 ^64。(其实在后面的新版本中，redis_string 引入了proto_max_bulk_len参数可以自定义配置字符串的最大长度，默认为512M)

embstr 44个字节从何而来？

在创建string对象时会根据长度是否大于44而决定是否用raw

那为什么是44不是45，46呢？

因为embstr若要使用一段连续的内存，那这个连续内存肯定要有个大小限制，这里的限制redis作者用64个字节。即取一个内存为64字节的redisObject。
其中redisObject本身数据占用：
type（4bit），encoding（4bit），LRU（3字节），refCount（4字节），ptr（8字节）
最小的SDS为sdshdr8，其内存占用情况：
free(1字节)，len（1字节），flags（1字节），content（x字节）
用64减一下，得到45，再减去 ‘/0’ 的结束符，得44字节。

参考文献：《Redis设计与实现》黄健宏著、redis-5.0.14源码

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