Verstehen Sie die Bitmap von Redis in einem Artikel

Dieser Artikel bringt Ihnen relevantes Wissen über Redis, das uns hauptsächlich die Bitmap-Datenstruktur vorstellt. Die Bitmap-Datenstruktur ist eigentlich keine brandneue Sache. Der darin enthaltene Inhalt kann jedoch nur 0 oder 1 sein. Ich hoffe, dass es für alle hilfreich ist.

Empfohlenes Lernen: Redis-Video-Tutorial

1. Bitmap-Einführung

Wenn wir aufzeichnen müssen, ob sich ein Benutzer ein Jahr lang jeden Tag bei unserem System anmeldet, wie sollten wir diese Anforderung erfüllen? Wenn KV-Speicher verwendet wird, muss jeder Benutzer 365 Datensätze aufzeichnen. Wenn die Anzahl der Benutzer Hunderte Millionen erreicht, ist der erforderliche Speicherplatz enorm.

Redis stellt uns die Bitmap-Datenstruktur für 365 Tage zur Verfügung. Es sind nur 46 Bytes zum Speichern erforderlich.

Die Bitmap-Datenstruktur ist eigentlich keine ganz neue Sache. Wir können sie uns einfach als Array vorstellen, aber der Inhalt darin kann nur 0 oder 1 sein (binäres Bit-Array).

2. Befehlspraxis

Redis bietet vier allgemeine SETBIT, GETBIT, BITCOUNT und BITOP Befehle werden zur Verarbeitung binärer Bit-Arrays verwendet. SETBIT、GETBIT、BITCOUNT、BITOP四个常用命令用于处理二进制位数组。

• SETBIT：为位数组指定偏移量上的二进制位设置值，偏移量从0开始计数，二进制位的值只能为0或1。返回原位置值。
• GETBIT：获取指定偏移量上二进制位的值。
• BITCOUNT：统计位数组中值为1的二进制位数量。
• BITOP：对多个位数组进行按位与、或、异或运算。

127.0.0.1:6379> SETBIT first 0 1    # 0000 0001
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT first 3 1    # 0000 1001
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT first 0 0    # 0000 1000
(integer) 1

127.0.0.1:6379> GETBIT first 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> GETBIT first 3
(integer) 1

127.0.0.1:6379> BITCOUNT first      # 0000 1000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SETBIT first 0 1    # 0000 1001
(integer) 0
127.0.0.1:6379> BITCOUNT first      # 0000 1001
(integer) 2
127.0.0.1:6379> SETBIT first 1 1    # 0000 1011
(integer) 0
127.0.0.1:6379> BITCOUNT first      # 0000 1011
(integer) 3

127.0.0.1:6379> SETBIT x 3 1        
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT x 1 1        
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT x 0 1        # 0000 1011
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT y 2 1        
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT y 1 1        # 0000 0110
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT z 2 1        
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT z 0 1        # 0000 0101
(integer) 0

127.0.0.1:6379> BITOP AND andRes x y z    #0000 0000
(integer) 1
127.0.0.1:6379> BITOP OR orRes x y z      #0000 1111
(integer) 1
127.0.0.1:6379> BITOP XOR x y z           #0000 1000
(integer) 1

# 对给定的位数组进行按位取反
127.0.0.1:6379> SETBIT value 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT value 3 1            #0000 1001
(integer) 0
127.0.0.1:6379> BITOP NOT notValue value    #1111 0110
(integer) 1

3.BitMap源码分析

3.1 数据结构

如下展示了一个用 SDS 表示的一字节(8位)长的位图：

扩展：Redis 中的每个对象都是有一个 redisObject 结构表示的。

typedef struct redisObject {
// 类型
unsigned type:4;
// 编码
unsigned encoding:4;
unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */
// 引用计数
int refcount;
// 执行底层实现的数据结构的指针
void *ptr;
} robj;

• type 的值为 REDIS_STRING表示这是一个字符串对象
• sdshdr.len 的值为1表示这个SDS保存了一个1字节大小的位数组
• buf数组中的buf[0]实际保存了位数组
• buf数组中的buf[1]为自动追加的

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