Redis中的压缩列表详解

  压缩列表(ziplist)是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量列表项,并且每个列表项要么就是小整数值,要么就是长度比较短的字符串,那么Redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现。

  例如,执行以下命令将创建一个压缩列表实现的列表键:

127.0.0.1:6379> RPUSH 1st 1 3 5 10086 "hello" "world" (integer) 6 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING 1st "ziplist"

  列表键里包含的都是1、3、5、10086这样的小整数值,以及hello、world这样的短字符串。

  另外,当一个哈希键只包含少量键值对,并且每个键值对的键和值要么就是小整数值,要么就是长度比较短的字符串,那么Redis就会使用压缩列表来作为哈希键的底层实现。

  举个例子,执行以下命令将创建一个压缩列表实现的哈希键:

127.0.0.1:6379> HMSET profile name Jack age 28 job Programmer OK 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING profile "ziplist"

  哈希键里面包含的所有键和值都是小整数值或者短字符串。

压缩列表的构成

  压缩列表是Redis为了节约内存而开发的,是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型(sequential)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。

  下图展示了压缩列表的各个组成部分:

  下表则记录了各个组成部分的类型、长度以及用途:

压缩列表各个组成部分的详细说明

  观察下面给出的压缩列表示例:

列表zlbytes属性的值为0x50(十进制80),表示压缩列表的总长为80字节。

列表zltail属性的值为0x3c(十进制60),这表示如果我们有一个指向压缩列表起始地址的指针p,那么只要用指针p加上偏移量60,就可以计算出表尾节点entry3的地址。

列表zllen属性的值为0x3(十进制3),表示压缩列表包含三个节点。

  再观察另一个压缩列表示例:

列表zlbytes属性的值为0xd2(十进制210),表示压缩列表的总长为210字节。

列表zltail属性的值为0xb3(十进制179),这表示如果我们有一个指向压缩列表起始地址的指针p,那么只要用指针p加上偏移量179,就可以计算出表尾节点entry5的地址。

列表zllen属性的值为0x5(十进制5),表示压缩列表包含五个节点。

压缩列表节点的构成

  每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值,其中,字节数组可以是以下长度的其中一种:

长度小于等于63(2^6 - 1)字节的字节数组;

长度小于等于16383(2^14 - 1)字节的字节数组;

长度小于等于4294967295(2^32 - 1)字节的字节数组;

  而整数值则可以是以下六种长度的其中一种:

4位长,介于0至12之间的无符号整数;

1字节长的有符号;

3字节长的有符号整数;

int16_t类型整数;

int32_t类型整数;

int64_t类型整数。

  每个压缩列表节点都由previous_entry_length、encoding、content三个部分组成:

previous_entry_length

  节点的previous_entry_length属性以字节为单位,记录了压缩列表中前一个节点的长度。previous_entry_length属性的长度可以是1字节或者5字节:

如果前一节点的长度小于254字节,那么previous_entry_length属性的长度为1字节:前一节点的长度就保存在这一个字节里面。

如果前一节点的长度大于等于254字节,那么previous_entry_length属性的长度为5字节:其中属性的第一字节会被设置为0xFE(十进制254),而之后的四个字节则用于保存前一节点的长度。

  下图展示了一个包含一字节长previous_entry_length属性的压缩列表节点,属性值为0x05,表示前一节点的长度为5字节。

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