Redis 哈希结构内存模型剖析

Stella981
• 阅读 694

Redis 哈希结构内存模型剖析

本文共 1231字,阅读大约需要 5分钟 !


概述

在前文《Redis字符串类型内部编码剖析》之中已经剖析过 Redis最基本的 String类型的内部是怎么编码和存储的,本文再来阐述 Redis中使用 最为频繁的数据类型:哈希(或称散列),在Redis内部是怎么存的。

  • 实验源码环境:Redis 4.0.10

注: 本文首发于 My Personal Blog,欢迎光临 小站

本文内容脑图如下:

Redis 哈希结构内存模型剖析


哈希类型内部编码详情

对于 Redis的常用 5 种数据类型(String、Hash、List、Set、sorted set),每种数据类型都提供了 最少两种 内部的编码格式,而且每个数据类型内部编码方式的选择 对用户是完全透明的,Redis会根据数据量自适应地选择较优化的内部编码格式。

如果想查看某个键的内部编码格式,可以使用 OBJECT ENCODING keyname 指令来进行,比如:

127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> set foo bar
OK
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> object encoding foo  // 查看某个Redis键值的编码
"embstr"
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> 

对于使用最为频繁的 Hash类型,其内部编码方式可能有两种:

  • OBJ_ENCODING_ZIPLIST(压缩列表)
  • OBJ_ENCODING_HT(哈希表)

Redis 会根据数据量的情况来自适应地选择这两种编码方式中 较优 的一种,而这一切对用户完全透明。

数据条目较少数据值较小 的时候 Redis会采用 压缩列表(OBJ_ENCODING_ZIPLIST)编码方式进行存储。这里成员"较少",成员值"较小"的标准可以通过如下配置项进行配置:

hash-max-ziplist-entries 512
hash-max-ziplist-value 64

Redis 默认给出了默认值,当然用户可根据实际情况自行配置。

Hash类型键的字段个数 < hash-max-ziplist-entries 并且 每个字段名和字段值的长度 < hash-max-ziplist-value 时,Redis 会使用 OBJ_ENCODING_ZIPLIST来存储该键,反之则会转换为 OBJ_ENCODING_HT的编码方式。

口说无凭,我们不妨先来做个实验感受一下吧:

Redis 哈希结构内存模型剖析

很明显该实验验证了当 字段值长度大于64时,编码格式会由 ZIPLIST方式切换为 Hashtable方式。

源码之前,了无秘密,我们再来看一下Redis关于这部分切换的源码实现,那就理解得更加清楚了:

Redis 哈希结构内存模型剖析

Redis 哈希结构内存模型剖析

下面详解 OBJ_ENCODING_ZIPLISTOBJ_ENCODING_HT 这两种编码格式的内部存储模型,知道了其各自特点和优缺点,自然也就明白了Redis内部使用它们的意图。


OBJ_ENCODING_ZIPLIST 编码

Ziplist 压缩列表是一种紧凑编码格式,总体思想是时间换空间,即以部分读写性能为代价,来换取极高的内存空间利用率,因此只会用于 字段个数少,且字段值也较小 的场景。

压缩列表内存利用率极高的原因与其连续内存的特性是分不开的,其典型的内存结构可以用下图形象地展示出来:

Redis 哈希结构内存模型剖析

所以如果用 Ziplist来存储 Redis的散列类型的话,元素的排列方式就变成了如下图所示的形象示意图:即key和value都是逻辑连续内存:

Redis 哈希结构内存模型剖析


OBJ_ENCODING_HT 编码

OBJ_ENCODING_HT 这种编码方式内部才是真正的哈希表结构,或称为字典结构,其可以实现O(1)复杂度的读写操作,因此效率很高。

在 Redis内部,从 OBJ_ENCODING_HT类型到底层真正的散列表数据结构是一层层嵌套下去的,关系如下:

Redis 哈希结构内存模型剖析

这一关系我们可以从 Redis哈希表定义部分的源码来看出:

Redis 哈希结构内存模型剖析

下面来详解一下各个部分:

  • 关于哈希节点(dictEntry)

Redis 哈希结构内存模型剖析

  • 关于哈希表(dictht)和字典(dict)

Redis 哈希结构内存模型剖析

  • 关于dictType

Redis 哈希结构内存模型剖析

  • Redis如何计算Hash值

Redis计算Hash的源代码如下:

Redis 哈希结构内存模型剖析

这是一个 C语言宏定义,其实幕后真正承担 Hash值计算的是上面介绍的 dictType结构体中的函数指针 hashFunction

而该 hashFunction函数指针在初始化时会对应被赋值为一个个真实的计算 Hash值的实际函数,就像下面这样:

Redis 哈希结构内存模型剖析

  • Redis如何计算存取索引Index值

Index值的计算依赖于上面计算得出的 Hash值,代码如下:

Redis 哈希结构内存模型剖析

到此,还有一个一直非常值得关注的细节:即字典 dict里总是保存有两个 Hash表结构 **ht[2]**,以及与其高度相关的 rehash操作,这在下一篇文章里详解。


后 记

由于能力有限,若有错误或者不当之处,还请大家批评指正,一起学习交流!



点赞
收藏
评论区
推荐文章
blmius blmius
3年前
MySQL:[Err] 1292 - Incorrect datetime value: ‘0000-00-00 00:00:00‘ for column ‘CREATE_TIME‘ at row 1
文章目录问题用navicat导入数据时,报错:原因这是因为当前的MySQL不支持datetime为0的情况。解决修改sql\mode:sql\mode:SQLMode定义了MySQL应支持的SQL语法、数据校验等,这样可以更容易地在不同的环境中使用MySQL。全局s
皕杰报表之UUID
​在我们用皕杰报表工具设计填报报表时,如何在新增行里自动增加id呢?能新增整数排序id吗?目前可以在新增行里自动增加id,但只能用uuid函数增加UUID编码,不能新增整数排序id。uuid函数说明:获取一个UUID,可以在填报表中用来创建数据ID语法:uuid()或uuid(sep)参数说明:sep布尔值,生成的uuid中是否包含分隔符'',缺省为
待兔 待兔
5个月前
手写Java HashMap源码
HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程22
Jacquelyn38 Jacquelyn38
3年前
2020年前端实用代码段,为你的工作保驾护航
有空的时候,自己总结了几个代码段,在开发中也经常使用,谢谢。1、使用解构获取json数据let jsonData  id: 1,status: "OK",data: 'a', 'b';let  id, status, data: number   jsonData;console.log(id, status, number )
Stella981 Stella981
3年前
KVM调整cpu和内存
一.修改kvm虚拟机的配置1、virsheditcentos7找到“memory”和“vcpu”标签,将<namecentos7</name<uuid2220a6d1a36a4fbb8523e078b3dfe795</uuid
Wesley13 Wesley13
3年前
mysql设置时区
mysql设置时区mysql\_query("SETtime\_zone'8:00'")ordie('时区设置失败,请联系管理员!');中国在东8区所以加8方法二:selectcount(user\_id)asdevice,CONVERT\_TZ(FROM\_UNIXTIME(reg\_time),'08:00','0
Wesley13 Wesley13
3年前
00:Java简单了解
浅谈Java之概述Java是SUN(StanfordUniversityNetwork),斯坦福大学网络公司)1995年推出的一门高级编程语言。Java是一种面向Internet的编程语言。随着Java技术在web方面的不断成熟,已经成为Web应用程序的首选开发语言。Java是简单易学,完全面向对象,安全可靠,与平台无关的编程语言。
Stella981 Stella981
3年前
Django中Admin中的一些参数配置
设置在列表中显示的字段,id为django模型默认的主键list_display('id','name','sex','profession','email','qq','phone','status','create_time')设置在列表可编辑字段list_editable
Stella981 Stella981
3年前
Eureka Server 开启Spring Security Basic认证
!Desktop(https://uploadimages.jianshu.io/upload_images/98242475ce94f98ae00f42f.jpg?imageMogr2/autoorient/strip%7CimageView2/2/w/1240)文章共503字,阅读大约需要2分钟!概述
Wesley13 Wesley13
3年前
MySQL部分从库上面因为大量的临时表tmp_table造成慢查询
背景描述Time:20190124T00:08:14.70572408:00User@Host:@Id:Schema:sentrymetaLast_errno:0Killed:0Query_time:0.315758Lock_
Python进阶者 Python进阶者
11个月前
Excel中这日期老是出来00:00:00,怎么用Pandas把这个去除
大家好,我是皮皮。一、前言前几天在Python白银交流群【上海新年人】问了一个Pandas数据筛选的问题。问题如下:这日期老是出来00:00:00,怎么把这个去除。二、实现过程后来【论草莓如何成为冻干莓】给了一个思路和代码如下:pd.toexcel之前把这