前言
reids 沒有直接使用C語言傳統(tǒng)的字符串表示（以空字符結(jié)尾的字符數(shù)組）而是構(gòu)建了一種名為簡單動態(tài)字符串的抽象類型，并為redis的默認(rèn)字符串表示，因為C字符串不能滿足redis對字符串的安全性、效率以及功能方面的需求
1、SDS 定義
在C語言中，字符串是以'\0'字符結(jié)尾（NULL結(jié)束符）的字符數(shù)組來存儲的，通常表達(dá)為字符指針的形式（char *）。它不允許字節(jié)0出現(xiàn)在字符串中間，因此，它不能用來存儲任意的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
sds的類型定義
typedef char *sds;
每個sds.h/sdshdr結(jié)構(gòu)表示一個SDS的值
struct sdshdr{
//記錄buf數(shù)組中已使用的字節(jié)的數(shù)量
//等于sds所保存字符串的長度
int len;
//記錄buf中未使用的數(shù)據(jù)
int free;
//字符數(shù)組，用于保存字符串
}
* free 屬性的值為0,表示這個SDS沒有分配任何未使用的空間
* len 屬性長度為5,表示這個SDS保存一個五字節(jié)長的字符串
* buf 屬性是一個char類型的數(shù)組,數(shù)組的前5個字節(jié)分別保存了'R','e','d','i','s'五個字符,而最后一個字節(jié)則保存了空字符串'\0'
肯定有人感到困惑了，竟然sds就等同于char *？
sds和傳統(tǒng)的C語言字符串保持類型兼容，因此它們的類型定義是一樣的，都是char *，在有些情況下，需要傳入一個C語言字符串的地方，也確實可以傳入一個sds。
但是sds和char *并不等同，sds是Binary Safe的，它可以存儲任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)，不能像C語言字符串那樣以字符'\0'來標(biāo)識字符串的結(jié)束，因此它必然有個長度字段，這個字段在header中
sds的header結(jié)構(gòu)
/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
* However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
char buf[];
};
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[];
};
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[];
};
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[];
};
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[];
};
SDS一共有5種類型的header。目的是節(jié)省內(nèi)存。
一個SDS字符串的完整結(jié)構(gòu)，由在內(nèi)存地址上前后相鄰的兩部分組成：
除了sdshdr5之外，其它4個header的結(jié)構(gòu)都包含3個字段：
在各個header的類型定義中，還有幾個需要我們注意的地方：
至此，我們非常清楚地看到了：sds字符串的header，其實隱藏在真正的字符串?dāng)?shù)據(jù)的前面（低地址方向）。這樣的一個定義，有如下幾個好處：
弄清了sds的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的具體操作函數(shù)就比較好理解了。
sds的一些基礎(chǔ)函數(shù)
二、SDS 數(shù)組動態(tài)分配策略
header信息中的定義這么多字段，其中一個很重要的作用就是實現(xiàn)對字符串的靈活操作并且盡量減少內(nèi)存重新分配和回收操作。
redis的內(nèi)存分配策略如下
reids的內(nèi)存回收策略如下
綜上所述，redis實現(xiàn)的高性能字符串的結(jié)果就把N次字符串操作必會發(fā)生N次內(nèi)存重新分配變?yōu)槿似纷畈顣r最多發(fā)生N次重新分配。
/* Enlarge the free space at the end of the sds string so that the caller
* is sure that after calling this function can overwrite up to addlen
* bytes after the end of the string, plus one more byte for nul term.
*
* Note: this does not change the *length* of the sds string as returned
* by sdslen(), but only the free buffer space we have. */
sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) {
void *sh, *newsh;
size_t avail = sdsavail(s);
size_t len, newlen;
char type, oldtype = s[-1] SDS_TYPE_MASK;
int hdrlen;
/* Return ASAP if there is enough space left. */
if (avail >= addlen) return s;
len = sdslen(s);
sh = (char*)s-sdsHdrSize(oldtype);
newlen = (len+addlen);
if (newlen SDS_MAX_PREALLOC)
newlen *= 2;
else
newlen += SDS_MAX_PREALLOC;
type = sdsReqType(newlen);
/* Don't use type 5: the user is appending to the string and type 5 is
* not able to remember empty space, so sdsMakeRoomFor() must be called
* at every appending operation. */
if (type == SDS_TYPE_5) type = SDS_TYPE_8;
hdrlen = sdsHdrSize(type);
if (oldtype==type) {
newsh = s_realloc(sh, hdrlen+newlen+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
s = (char*)newsh+hdrlen;
} else {
/* Since the header size changes, need to move the string forward,
* and can't use realloc */
newsh = s_malloc(hdrlen+newlen+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
memcpy((char*)newsh+hdrlen, s, len+1);
s_free(sh);
s = (char*)newsh+hdrlen;
s[-1] = type;
sdssetlen(s, len);
}
sdssetalloc(s, newlen);
return s;
}
/* Reallocate the sds string so that it has no free space at the end. The
* contained string remains not altered, but next concatenation operations
* will require a reallocation.
*
* After the call, the passed sds string is no longer valid and all the
* references must be substituted with the new pointer returned by the call. */
sds sdsRemoveFreeSpace(sds s) {
void *sh, *newsh;
char type, oldtype = s[-1] SDS_TYPE_MASK;
int hdrlen;
size_t len = sdslen(s);
sh = (char*)s-sdsHdrSize(oldtype);
type = sdsReqType(len);
hdrlen = sdsHdrSize(type);
if (oldtype==type) {
newsh = s_realloc(sh, hdrlen+len+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
s = (char*)newsh+hdrlen;
} else {
newsh = s_malloc(hdrlen+len+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
memcpy((char*)newsh+hdrlen, s, len+1);
s_free(sh);
s = (char*)newsh+hdrlen;
s[-1] = type;
sdssetlen(s, len);
}
sdssetalloc(s, len);
return s;
}
三、SDS的特點
sds正是在Redis中被廣泛使用的字符串結(jié)構(gòu)，它的全稱是Simple Dynamic String。與其它語言環(huán)境中出現(xiàn)的字符串相比，它具有如下顯著的特點：
四、淺談SDS與string的關(guān)系
127.0.0.1:6379> set test test OK 127.0.0.1:6379> append test " test" (integer) 9 127.0.0.1:6379> get test "test test" 127.0.0.1:6379> setbit test 36 1 (integer) 0 127.0.0.1:6379> get test "test(test" 127.0.0.1:6379> getrange test -5 -1 "(test"
但是，string除了支持這些操作之外，當(dāng)它存儲的值是個數(shù)字的時候，它還支持incr、decr等操作。它的內(nèi)部存儲不是SDS，這種情況下，setbit和getrange的實現(xiàn)也會有所不同。
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。
參考文章
標(biāo)簽：澳門 景德鎮(zhèn) 揚州 贛州 香港 廣東 唐山 林芝
巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《redis內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之SDS簡單動態(tài)字符串詳解》，本文關(guān)鍵詞 redis,內(nèi)部,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),之,；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。
