redis 源代碼之數據結構(sds,鏈表的實現)

http://blog.csdn.net/lazybin/article/category/1255844

 

redis 源代碼之數據結構(1)--鏈表的實現

Redis(Remote Dictionary Server)是一種內存Key/Value數據庫。所有的Key/Value都是存放在內存中，如果內存不足，會將一些value swap到硬盤，但是Key始終都在內存中。Redis類似於Memcached。但是redis比memcached有更豐富的數據結構，還可以支持備份，數據持久化(snapshot和aof）。

具體的二者區別可以參考http://blog.csdn.net/gpcuster/article/details/5956555 。

下圖是一張是從網上獲取的關於redis內部的存儲結構（不知道原作者是誰了)。

最近在閱讀redis源代碼，決定將自己的一些理解記下來，用於備份和檢查。無奈技術水平很挫，如果有錯誤，還希望指正。代碼版本是2.6.2，代碼量比2.4.17大了很多。==！

 adlist.h 定義了一個雙鏈表結構。
typedef struct listNode {
struct listNode *prev;
struct listNode *next;
void *value;
} listNode;

typedef struct listIter {
listNode *next;
int direction;
} listIter;

typedef struct list {
listNode *head;
listNode *tail;
void *(*dup)(void *ptr); //用於節點value的copy
void (*free)(void *ptr); //用於節點value的釋放
int (*match)(void *ptr, void *key); //節點value的比較
unsigned long len; //鏈表的長度
} list;

adlist 提供的鏈表操作都是很常見的，節點value的內存分配和釋放由用戶負責。

list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) ；//根據after是否爲0來決定是在old_node節點之前（after == 0）還是之後（after ！= 0）

listNode *listIndex(list *list, long index)；//返回鏈表中下標爲index的節點，0爲head節點，1爲head->next節點，以此類推。若index爲負數，則從後向前，-1爲tail節點，-2爲
tail->prev 節點以此類推。

list 數據結構不是太難理解～ 下文將會分析sds數據結構(作者自定義的字符串）

 

redis 源代碼之數據結構(2)--sds實現

1，sds（simple dynamic string）作爲redis作者自己實現的字符串類型，是redis的基本數據類型。

typedef char *sds;

struct sdshdr {
    int len;
    int free;
    char buf[];
};

可以看到  sds本質上是一個char指針，內部存儲結構爲一個header+char*. len表示sds實際佔用的空間大小， free表示sds尚未使用的空間。buf指向實際的字符串內容。

sizeof(struct sdshsr)在32位操作系統下面是8，redis作者沒有用char *buf，是不是覺得這樣一個頭部就可以節約4字節內存？char buf[]被gcc編譯器理解爲動態數組了，而且buf變量只能放在結構體最後位置。否則報錯。

2， 關於sds的操作

1）創建sds

sds.c有三個函數用於創建sds

sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen);//主要的創建函數
sds sdsnew(const char *init);//這個函數實際上調用的sdsnewlen，initlen問 字符串init的大小（不包含最後的‘\0’）
sds sdsempty();//同調用sdsnewlen，只不過initlen爲0

sdsnewlen的具體代碼

sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
    struct sdshdr *sh;

    if (init) {
        sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);  //一個sds真正的佔用空間爲頭部大小+字符串長度
    } else {
        sh = zcalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);
    }
    if (sh == NULL) return NULL;
    sh->len = initlen;                           //此處的len，沒有把'\0‘計算在內
    sh->free = 0;
    if (initlen && init)
        memcpy(sh->buf, init, initlen);
    sh->buf[initlen] = '\0';
    return (char*)sh->buf;    //返回的指針指向真正字符串內容，而不是返回頭部指針，這樣用戶之需要關心真正的內容就行，不需要管理頭部
}

如果這樣調用

sds mysds = sdsnewlen("redis", 5);

那麼內存結構圖爲

那麼如何獲取頭部信息呢，比如說我想獲取sds的長度（buf長度）

static inline size_t sdslen(const sds s) {
    struct sdshdr *sh = (void*)(s-(sizeof(struct sdshdr)));//往前偏移
    return sh->len;
}

用sds指針向前移動sizeof(struct sdshdr) 字節（就是減去）就可以指向頭部了。從而獲取sds的頭部相關信息。

2）sds釋放

void sdsfree(sds s) {
    if (s == NULL) return;
    zfree(s-sizeof(struct sdshdr));
}

利用redis作者封裝的free函數釋放掉所有的內存，當然包括頭部。

3）sds其他操作這裏就不再敘述，基本上常見的字符串的操作都可以找到。