Redis實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能的有效性（redis的壓縮列表）
Redis實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能的有效性
簡(jiǎn)介：
Redis是一種開源的高性能鍵值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，其特點(diǎn)是快速讀寫，數(shù)據(jù)類型豐富，支持主從復(fù)制和數(shù)據(jù)持久化等功能。其中，壓縮列表是Redis中的一種內(nèi)存存儲(chǔ)方式，主要用于存儲(chǔ)較小的字符串值，可以大大減少內(nèi)存空間的浪費(fèi)。本文將探討Redis實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能的有效性，并介紹其相關(guān)代碼實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)原理：
壓縮列表是指一種連續(xù)的、緊湊的、存儲(chǔ)字符串值的序列。其主要原理是通過將多個(gè)小的列表項(xiàng)合并成一個(gè)較大的列表節(jié)點(diǎn)，從而減少不必要的內(nèi)存空間浪費(fèi)。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
1、通過ziplist結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)字符串值
Redis中的壓縮列表是通過ziplist結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)字符串值的。ziplist是一種特殊的鏈表，其每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一段連續(xù)的內(nèi)存空間，可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)字符串值。每個(gè)ziplist節(jié)點(diǎn)之間都可以通過前置節(jié)點(diǎn)指針和后置節(jié)點(diǎn)指針連接在一起，從而形成一條鏈表。
2、通過特殊編碼方式壓縮較小的整數(shù)
除了字符串值外，Redis還支持對(duì)較小的整數(shù)進(jìn)行特殊編碼，從而減少內(nèi)存空間的使用量。具體做法是將較小的整數(shù)編碼在ziplist節(jié)點(diǎn)的高位，同時(shí)將節(jié)點(diǎn)的低位標(biāo)記為特殊值。這種編碼方式可以有效縮小整數(shù)的存儲(chǔ)空間，提高內(nèi)存使用效率。
3、通過某些規(guī)則控制節(jié)點(diǎn)大小和數(shù)量
為了減少內(nèi)存空間的浪費(fèi)，Redis還采用了一些規(guī)則來控制每個(gè)ziplist節(jié)點(diǎn)的大小和數(shù)量。其中，節(jié)點(diǎn)大小的控制是通過預(yù)留一定的空間來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)節(jié)點(diǎn)大小超過了這個(gè)預(yù)留空間時(shí)，Redis會(huì)新建一個(gè)節(jié)點(diǎn)來存儲(chǔ)剩余的字符串值；節(jié)點(diǎn)數(shù)量的控制則是通過記錄節(jié)點(diǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量超過了一定的閾值時(shí)，Redis會(huì)自動(dòng)進(jìn)行縮減操作，從而減少無用的節(jié)點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)效果：
通過上述實(shí)現(xiàn)原理，Redis實(shí)現(xiàn)了壓縮列表功能，從而在減少內(nèi)存空間的使用量方面取得了很好的效果。具體效果如下：
1、更少的內(nèi)存空間占用
與一般的鏈表相比，壓縮列表占用的內(nèi)存空間更小。這是因?yàn)槠淇梢詫⒍鄠€(gè)小的列表項(xiàng)合并成一個(gè)較大的列表節(jié)點(diǎn)，從而減少不必要的空間浪費(fèi)，提高內(nèi)存使用效率。
2、更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
由于占用的內(nèi)存空間較小，Redis可以存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，從而提高了存儲(chǔ)容量和使用效率。
3、更快的讀寫速度
由于壓縮列表可以通過一些特殊的編碼方式來加快讀寫速度，因此其讀寫速度較快，可以適用于多種場(chǎng)景。
代碼實(shí)現(xiàn)：
Redis中實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能的代碼主要包括以下幾個(gè)方面：
1、數(shù)據(jù)類型定義
通過定義合適的數(shù)據(jù)類型，可以方便地存儲(chǔ)壓縮列表節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)。
typedef struct ziplistNode {
unsigned char *data; //節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
unsigned int len; //節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度
unsigned int free; //節(jié)點(diǎn)剩余空間
struct ziplistNode *prev; //前置節(jié)點(diǎn)指針
struct ziplistNode *next; //后置節(jié)點(diǎn)指針
} ziplistNode;
typedef struct ziplist {
unsigned int zlbytes; //ziplist占用總字節(jié)數(shù)
unsigned int tl_offset; //尾節(jié)點(diǎn)偏移量
unsigned int length; //節(jié)點(diǎn)數(shù)量
unsigned char *buf; //ziplist數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
} ziplist;
2、壓縮列表節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建和刪除
通過定義合適的函數(shù)，可以方便地創(chuàng)建和刪除壓縮列表節(jié)點(diǎn)。
ziplistNode *ziplistCreateNode(unsigned char *data, unsigned int len);
void ziplistDeleteNode(ziplist *zl, unsigned char *p);
3、節(jié)點(diǎn)壓縮和解壓
通過定義合適的函數(shù)，可以方便地對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行壓縮和解壓。
int ziplistCompressNode(unsigned char *s, unsigned int slen, unsigned char **out, unsigned int *outlen);
void ziplistDecompressNode(unsigned char *p, ziplistNode *node);
4、列表節(jié)點(diǎn)的插入和刪除
通過定義合適的函數(shù)，可以方便地對(duì)壓縮列表節(jié)點(diǎn)進(jìn)行插入和刪除操作。
unsigned char *ziplistInsert(ziplist *zl, unsigned char *p, unsigned char *s, unsigned int len);
unsigned char *ziplistDelete(ziplist *zl, unsigned char **p);
結(jié)論：
通過以上實(shí)現(xiàn)原理及代碼實(shí)現(xiàn)的介紹，可以看出Redis實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能是非常有效的。其可以減少內(nèi)存空間的使用量，提高內(nèi)存使用效率并且適用于多種場(chǎng)景。因此，在開發(fā)Redis應(yīng)用時(shí)，可以合理地使用壓縮列表來優(yōu)化性能和節(jié)約內(nèi)存。
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新聞標(biāo)題：Redis實(shí)現(xiàn)壓縮列表功能的有效性（redis的壓縮列表）
文章起源：http://www.jiaotiyi.com/article/cocccjd.html