原理Redis-ZipList

ZipList

1) ZipList的组成

ZipList 是一种特殊的"双端链表" ,由一系列特殊编码的连续内存块组成。可以在任意一端进行压入/弹出操作, 并且该操作的时间复杂度为 O(1)。

ZipListEntry:

ZipList 中的Entry并不像普通链表那样记录前后节点的指针,因为记录两个指针要占用16个字节,浪费内存。而是采用了下面的结构:

  • previous_entry_length:前一节点的长度,占1个或5个字节。
    • 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值
    • 如果前一节点的长度大于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据
  • encoding:编码属性,记录content的数据类型(字符串还是整数)以及长度,占用1个、2个或5个字节
  • contents:负责保存节点的数据,可以是字符串或整数

ZipList中所有存储长度的数值均采用小端字节序,即低位字节在前,高位字节在后。例如:数值0x1234,采用小端字节序后实际存储值为:0x3412

Encoding编码:

ZipListEntry中的encoding编码分为字符串和整数两种:

  • 字符串:如果encoding是以"00"、"01"或者"10"开头,则证明content是字符串

例如,我们要保存字符串:"ab"和 "bc"

ZipListEntry中的encoding编码分为字符串和整数两种:

  • 整数:如果encoding是以"11"开始,则证明content是整数,且encoding固定只占用1个字节

例如,一个ZipList中包含两个整数值:"2"和"5"

2) ZipList的连锁更新问题

ZipList的每个Entry都包含previous_entry_length来记录上一个节点的大小,长度是1个或5个字节:

  • 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值
  • 如果前一节点的长度大于等于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据

**案例:**现在,假设我们有N个连续的、长度为250~253字节之间的entry,因此entry的previous_entry_length属性用1个字节即可表示,如图所示

  • 此时所有的entry都是用一个字节来表示前一个entry的长度
  • 现在有一个254的字节数据加到了队首,因此此时的第二个entry的previous_entry_length会从1个字节变成5个字节,那现在的整个entry就会变成254字节。后面的全部entry也会因为前一个长度的更改而更改

ZipList这种特殊情况下产生的连续多次空间扩展操作称之为连锁更新(Cascade Update)。新增、删除都可能导致连锁更新的发生。

3) 总结

ZipList特性:

  • 1.压缩列表的可以看做一种连续内存空间的"双向链表"
  • 2.列表的节点之间不是通过指针连接,而是记录上一节点和本节点长度来寻址,内存占用较低
  • 3.如果列表数据过多,导致链表过长 ,可能影响查询性能
  • 4.增或删较大数据 时有可能发生连续更新问题
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