redis存储结构

一、整体结构图

二、redisDb结构体

        Redis是一个高性能的键值存储系统，它支持多种类型的数据结构，如字符串、列表、集合、散列等。Redis数据库由多个数据库组成，每个数据库用一个redisDb结构体来表示。

• dict *dict;

dict指向一个字典结构的指针，字典内部是存储Redis数据库中所有的键值对。键是字符串，值是Redis中的对象类型。字典内部是使用哈希表来实现，这使得 Redis 能够提供高效的查找性能，时间复杂度接近 O(1)。

• dict *expires;

这个字段同样也是字典结构，存储了键的过期时间。当键被设置了一个过期时间后，这个字典会记录键和它的过期时间。这样，Redis可以自动地删除过期的键。

• dict *blocking_keys;

这个字段用于记录那些因为某些操作（如列表的BLPOP或BRPOP命令）而阻塞的键和相应的客户端。当有新数据可用时，这些客户端会被唤醒。

• dict *ready_keys;

这个字段与blocking_keys相对应，它记录了那些已经准备好可以解除阻塞状态的键和相应的客户端。当一个阻塞操作的条件满足时，客户端会从blocking_keys转移到ready_keys。

• dict *watched_keys;

这个字段记录了被WATCH命令监控的键和相应的客户端。WATCH命令是事务的一部分，用于在事务执行前监控键，如果这些键在MULTI和EXEC之间被修改，事务将不会执行。

• int id;

这个字段是一个整数，用于唯一标识每个数据库。Redis默认有16个数据库，每个数据库都有一个从0到15的ID。

• long long avg_ttl;

这个字段记录了数据库中所有键的平均生存时间（Time To Live，TTL）。TTL是一个键在被自动删除前可以存活的时间。avg_ttl可以帮助了解数据的存活周期。

三、dict结构体

        dictEntry 是 Redis 中字典（dict）数据结构的一部分，用于存储键值对。dictEntry 实例会被插入到一个哈希表中。哈希表由数组和链表组成，数组中的每个槽位可以指向一个 dictEntry 或者一个链表的头结点，如果多个键的哈希值映射到同一个槽位，则它们会形成一个链表。字典在 Redis 中扮演着重要角色，它不仅用于存储数据库中的键值对，还用于存储过期时间、阻塞键、监视键等信息。dictEntry 的内部结构如下：

typedef struct dictEntry {void *key;    // 键的指针union {void *val;   // 值的指针uint64_t u64; // 用于存储64位整数的值double d;    // 用于存储浮点数的值} v;struct dictEntry *next; // 指向哈希表中下一个条目的指针，用于解决哈希冲突
} dictEntry;

• void *key：

        这是指向键的指针。在 Redis 中，键通常是字符串，但这里使用 void * 类型是为了保持泛用性，允许键可以是任何类型的数据。

• union { ... } v：

        这是一个联合体，用于存储值。由于Redis支持多种数据类型，联合体提供了一种方式来存储不同类型的值：

        void *val;：如果值是一个指针类型，比如指向一个更复杂的数据结构，那么可以使用这个字段。

        uint64_t u64;：如果值是一个64位的整数，可以使用这个字段来直接存储整数值。

        double d;：如果值是一个浮点数，可以使用这个字段来存储浮点数值。

• unsigned long next：

        这是指向链表中下一个 dictEntry 的指针。在 Redis 字典的哈希表中，如果两个键的哈希值相同，它们会被链接在同一链表中，next 就是用来维护这种链表结构的。

• unsigned long hash：

        这是一个无符号长整型变量，存储了键的哈希值。哈希值用于快速定位键在字典中的位置，从而加速键的查找过程。

• unsigned long prev：

        在较新版本的 Redis 中，dictEntry 还包含了一个 prev 成员，它是指向链表中前一个 dictEntry 的指针。这使得字典能够更高效地遍历链表，以及在删除元素时更容易找到前一个元素。

四、redisObject结构体

        redisObject是Redis中用于表示各种数据类型的基础结构体。在 Redis 内部，每当你存储一个键值对时，值部分实际上是一个 redisObject 的实例，它封装了数据本身以及关于数据的一些元信息。Redis支持多种数据类型，如字符串、列表、集合、有序集合、散列等。每种数据类型都可以通过redisObject进行抽象和统一管理。以下是redisObject的基本结构和相关说明：

typedef struct redisObject {unsigned type:4;       // 对象类型，4位用于存储类型信息unsigned encoding:4;    // 对象编码，4位用于存储编码信息unsigned lru:LRU_BITS;  // 访问时间戳，用于LRU淘汰算法int refcount;           // 对象的引用计数void *ptr;              // 指向实际数据的指针
} robj;

• unsigned type：

这个成员变量表示对象的类型。在 Redis 中，数据可以是字符串（REDIS_STRING）、列表（REDIS_LIST）、集合（REDIS_SET）、有序集合（REDIS_ZSET）、哈希表（REDIS_HASH）、流（REDIS_STREAM）等类型之一。

• unsigned encoding：

这个变量表示对象的编码方式，即数据如何在内存中存储。不同的编码方式可以节省内存或者提高读写速度。例如，字符串可以是普通的编码（REDIS_ENCODING_RAW），也可以是压缩后的编码（REDIS_ENCODING_EMBSTR 或REDIS_ENCODING_LZF）。列表可以是双向链表（REDIS_ENCODING_LINKEDLIST），也可以是压缩列表（REDIS_ENCODING_ZIPLIST）。

• unsigned lru:LRU_BITS：

这是一个用于存储对象最近访问时间戳的字段。Redis使用这个字段来实现LRU（最近最少使用）淘汰算法，从而在内存不足时淘汰一些不常用的键。

• void *ptr：

这是指向实际数据的指针。对于字符串来说，这可能是一个指向字符串的指针；对于列表、集合等复合数据类型，这可能是指向数据结构（如链表、跳跃表）的指针。

• int refcount：

这是引用计数，用于跟踪有多少地方引用了这个对象。在 Redis 中，对象可以被共享，引用计数机制帮助 Redis 管理内存，当引用计数降到零时，对象会被销毁。

• int free：

这个成员在某些 Redis 版本中存在，用于在对象被销毁时预留一些空间，以便下次创建类似大小的对象时减少内存分配的开销。