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redis作为高性能的内存数据库#xff0c;对字符串操作#xff08;如键、值的存储#xff09;有极高的要求。c语言原生字符串#xff08;以\0结尾的字符串数据#xff09;有一些缺点#xff1a;长度计算需要遍历#xff08;O(n)时间… 目录 1、背景2、SDS底层实现 1、背景
redis作为高性能的内存数据库对字符串操作如键、值的存储有极高的要求。c语言原生字符串以\0结尾的字符串数据有一些缺点长度计算需要遍历O(n)时间复杂度、频繁内存重分配、二进制不安全、无缓冲区管理。为了解决这些问题redis使用了SDS(Simple Dynamic String)在兼容c字符串的同时提供了更高效、更安全的能力。
2、SDS底层实现
SDS底层结构体如下
//redis 5已弃用
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */char buf[];
};//存储长度范围0~2552的8次方减1
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {uint8_t len; /* used */uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存储长度范围256~655352的16次方减1
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {uint16_t len; /* used */uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存储长度范围656536~2^32-1
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {uint32_t len; /* used */uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存储长度范围大于等于2^32字节
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {uint64_t len; /* used */uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};根据存储字符串的大小使用不同的sdshdr结构其字段含义为
字段名含义len字符串实际长度已用字节数alloc分配的总容量不包括头部和结尾的\0flagsSDS类型buf[]存储实际数据
flags代表的宏定义如下
#define SDS_TYPE_5 0
#define SDS_TYPE_8 1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4SDS的特性如下
特性实现原理O(1)长度获取直接读取len字段无需遍历二进制安全通过len记录字节数而非依赖\0可存储任意二进制数据内容预分配扩容时按规则分配额外空间减少重分配次数惰性释放缩容时不立即释放内存通过alloc字段记录剩余空间供后续操作复用兼容c字符串在buf末尾自动追加\0可直接传递buf给c函数
