redis SDS的数据结构是怎样的

一 前言

redis的字符串数据结构SDS（Simple Dynamic String）， 其意指简单的动态字符串，字面上的含义就是smiple 代指简单，操作简单，使用者能够快点理解上手，无需关心redis内部实现；Dynamic 指动态扩展，表是能够自动的对内存空间进行动态分配；String 表示字符串，不难理解。

二 SDS结构

2.1 redis SDS数据结构

redis3.2之前数据结构如下；

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

• len 表示 buf（缓冲区）中已经使用的空间长度；

• free 表示 buf中未使用的长度；

• buf[] 表示缓冲区数组，存储字符；

2.12 redis 缓冲区结构

更加的形象的一个存储图像如下 buf 中的实际大小为 11（len + free + 1），其中已经使用空间 len = 5 , 未使用空间 free=5; 保留位空字符 \0 占一位；当我们在redis储存进一个字符串zxzxz 的时候 就已经给我们分配好了内存空间，以及后面能用使用的内存空间；如果是c 语言那么要得到一个 zxzxz 字符长度就需要遍历整个字符数组 遇到 \0 （C语言以\0区分内存空间中的字符串）后结束，才计算出一个字符串的长度，然而redis只需要一个sdslen(非c语言读者不必纠结此类API) 就可以计算得出字符串长度； 从算法角度来看 redis 的一次获取字符串长度 为 O(1), c 语言 为 O(N), 所以redis 快很多;

2.2 redis 空间分配策略

其次通过上图可以发现 储存一个字符串 zxzxz ， 其所占长度为5 ， 为使用空间为5，\0 占1 ；原因是 redis字符串 储存大小小于1MB 的时候 ， 存储任意的字符串， 其 free大小永远与 自身的大小相同；当字符串 大小大于1MB时，其就分配free大小固定为1MB， 此称为空间预分配策略； 如果是c语言 则需要 计算当前字符串在buf中的长度，再计算即将追加的字符串长度，然后分配空间大小；故redis 的速度是相当快，相比于c 操作内存空间；

c 语言 在操作内存空间的时候要不断的计算大小，在追加字符串的时候分配空间大小，如果未进行分配，那么追加的字符串有可能覆盖已经 已经储存到 内存空间的字符串； 比如 内存空间 储存 zzz \0kkk\0; 储存 zzz 的时候所占用3 个位，加一个未分配空间1位，如果向zzz字符串进行追加一个ggg， 那么在未进行计算分配空间的情况下 原有的数据会变成 zzzggg\0k\0, 很直观的发现 内存溢出， 第一个字符串就覆盖至第二个字符串的部分内容；

所以 redis 的操作内容空间是杜绝内存溢出，并且能够储存图片，视频等二进制数据，如果是c语言操作储存，二进制文件中一个\0就可能导致内存泄漏，缓冲区溢出等，故c语言一般只操作文本文件；

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