Redis中的ZSet数据结构原理剖析

DannyIdea2024-03-03 15:08

Zset 编码的选择

在通过 ZADD 命令添加第一个元素到空 key 时， Redis 会通过检查输入的第一个元素来决定使用何种编码。

如果第一个元素符合以下条件的话，就创建一个 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 编码的 Zset：

服务器属性 server.zset_max_ziplist_entries 的值大于默认值（默认为 128 ）。
元素的 member 长度小于服务器属性 server.zset_max_ziplist_value 的值（默认为 64 ）。

否则，创建一个 REDIS_ENCODING_SKIPLIST 编码的 Zset。

对于一个 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 编码的 Zset，只要满足以下任一条件，则会被转换为 REDIS_ENCODING_SKIPLIST 编码：

ziplist 所保存的元素数量超过服务器属性 server.zset_max_ziplist_entries 的值（默认值为 128 ）
新添加元素的 member 的长度大于服务器属性 server.zset_max_ziplist_value 的值（默认值为 64 ）

ziplist原理

ziplist 编码的 Zset 使用紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存 member，第二个保存 score。ziplist 内的集合元素按 score 从小到大排序，其实质是一个双向链表。虽然元素是按 score 有序排序的，但对 ziplist 的节点指针只能线性地移动，所以在 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 编码的 Zset 中，查找某个给定元素的复杂度为 O(N)。

skiplist原理

skiplist 编码的 Zset 底层为一个被称为 zset 的结构体，这个结构体中包含一个字典和一个跳跃表。跳跃表按 score 从小到大保存所有集合元素，查找时间复杂度为平均 O(logN)，最坏 O(N)。

字典则保存着从 member 到 score 的映射，这样就可以用 O(1) 的复杂度来查找 member 对应的 score 值。虽然同时使用两种结构，但它们会通过指针来共享相同元素的 member 和 score，因此不会浪费额外的内存。

c++ 复制代码

/* zset结构体 */
typedef struct zset {
    // 字典，维护元素值和分值的映射关系
    dict *dict;
    // 按分值对元素值排序序，支持O(logN)数量级的查找操作
    zskiplist *zsl;
} zset;