Redis数据结构SortedSet底层原理详解

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概述

一些常用命令:

存储:zadd key score value

获取:zrange key start end

获取:同时获取分数:zrange key start end with score

删除:zrem key value

存储的时候我们可以发现,是有一个score(分数)的,这个就是用来排序的字段。

实现

先说结论,SortedSet底层,根据配置会在不同的时候选用两种不同的数据结构zset,或ziplist进行存储:

首先,我们来看几个参数:

zset-max-ziplist-entries 128
zset-max-ziplist-value 64
if (
    field-value对的数量 > ziplist.entries.size ||
    任意一个filed或value长度 > zset-max-ziplist-value
) {
    // 使用 zset 进行存储
} else {
    // 使用 ziplist 进行存储

zset的结构如下:

typedef struct zset {
    dict *dict;
    zskiplist *zsl;
} zset

可以发现,是由字典+跳跃表实现的。

zset 结构体里有两个元素,一个是 dict,用来维护 数据 到 分数 的关系,一个是 zskiplist,用来维护 分数所在链表 的关系

dict 里通过维护 哈希表 存储了 张三=>100,李四=>90 的分数关系。

而跳表则是排序的关键

跳跃表

先上图:
在这里插入图片描述
我们知道,链表的检索效率是非常低的,如果要拿到100条数据中间的数据,则需要遍历50个数据才行,为了解决这个问题,跳表应运而生

如上图,就是常规的跳表,会在原有的数据上加上若干层,指向当前层的下一个节点。

跳表的插入:
在这里插入图片描述
如上图所示:其实每个节点的层数是随机的,而且新插入一个节点不会影响其它节点的层数。因此,插入操作只需要修改插入节点前后的指针,而不需要对很多节点都进行调整。这就降低了插入操作的复杂度。实际上,这是skiplist跳表的一个很重要的特性,这让它在插入性能上明显优于平衡树的方案。

如下图,假如我们需要查询23,查询的路径如下。
在这里插入图片描述
事实上,在插入之前也要先经历一个类似的查找过程,在确定插入位置后,再完成插入操作。
这也是SortedSet实现排序的原理。

压缩列表

压缩列表 ziplist 是为 Redis 节约内存而开发的。

压缩列表是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构,一个压缩列表可以包含任意多个节点 (entry),每个节点可以保存 一个字节数组 或者 一个整数值 。
在这里插入图片描述
1、zl bytes:用于记录整个压缩列表占用的内存字节数

2、zl tail:记录要列表尾节点距离压缩列表的起始地址有多少字节

3、zl len:记录了压缩列表包含的节点数量。

4、entryX:要说列表包含的各个节点

5、zl end:用于标记压缩列表的末端

压缩列表是一种为了节约内存而开发的顺序型数据结构

压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一

压缩列表可以包含多个节点,每个节点可以保存一个字节数组或者整数值

添加新节点到压缩列表,可能会引发连锁更新操作。

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