【Redis基础知识 六】Redis底层数据编码之链表

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: 【Redis基础知识 六】Redis底层数据编码之链表

链表提供了高效的节点重排能力,以及顺序性的节点访问方式,并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度,但是由于C语言没有链表的数据结构,所以Redis的链表是自己定义的结构。

链表的数据结构

链表是由一个个链表节点加上一些属性和函数组成的。

链表节点结构

链表单节点的数据结构如下,包含三部分属性,prev、next以及value,用来描述一个链表单节点的结构体:

typedef struct listNode
{ 
  // 前置节点 
  struct listNode *prev; 
  // 后置节点 
  struct listNode *next; 
  // 节点的值 
  void *value; 
} listNode;

示例如下图所示:

链表结构

同时Redis为了方便的操作链表,提供了一个list结构来持有链表,也就是我们的链表结构,如下所示

list结构为链表提供了表头指针head、表尾指针tail,以及链表长度计数器len,而dup、free和match成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数:

  • dup函数用于复制链表节点所保存的值
  • free函数用于释放链表节点所保存的值
  • match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等

用代码来描述如下所示:

typedef struct list{
    //表头节点
    listNode *head;
    //表尾节点
    listNode *tail;
    //链表所包含的节点数量
    unsigned long len;
    //节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);
    //节点值释放函数
    void *(*free)(void *ptr);
    //节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr,void *key);
}list;

链表结构优势

链表结构的优势其实在很多语言中都有体现,在Redis这里由于特殊的设计结构,又有些不一样的地方,总而言之如下:

  • 双端:链表节点带有prev和next指针,获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1)
  • 无环:表头节点的prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL,对链表的访问以NULL为终点
  • 带表头指针和表尾指针:通过list结构的head指针和tail指针,程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O(1)
  • 带链表长度计数器:程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数,程序获取链表中节点数量的复杂度为O(1)
  • 多态:链表节点使用void*指针来保存节点值,并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不同类型的值

正是由于这些优势,链表编码有广泛的用途:比如Redis列表数据对象、发布与订阅、慢查询、监视器等

链表常用API

链表的常用API如下所示,可以看到大多数操作都是O(1)的,可以说Redis的数据结构设计都是以牺牲空间为代价追求时间的,速度一定要快,我是缓存我一定要快!

参考《Redis的设计与实现》、Redis数据结构——链表

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
相关文章
|
2月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(一)
数据的存储--Redis缓存存储(一)
107 1
|
1月前
|
NoSQL Redis
Redis的数据淘汰策略有哪些 ?
Redis 提供了 8 种数据淘汰策略,分为淘汰易失数据和淘汰全库数据两大类。易失数据淘汰策略包括:volatile-lru、volatile-lfu、volatile-ttl 和 volatile-random;全库数据淘汰策略包括:allkeys-lru、allkeys-lfu 和 allkeys-random。此外,还有 no-eviction 策略,禁止驱逐数据,当内存不足时新写入操作会报错。
120 16
|
2月前
|
监控 NoSQL Java
场景题:百万数据插入Redis有哪些实现方案?
场景题:百万数据插入Redis有哪些实现方案?
46 1
场景题:百万数据插入Redis有哪些实现方案?
|
2月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(二)
数据的存储--Redis缓存存储(二)
53 2
数据的存储--Redis缓存存储(二)
|
6天前
|
缓存 NoSQL Redis
Redis经典问题:数据并发竞争
数据并发竞争是大流量系统(如火车票系统、微博平台)中常见的问题,可能导致用户体验下降甚至系统崩溃。本文介绍了两种解决方案:1) 加写回操作加互斥锁,查询失败快速返回默认值;2) 保持多个缓存备份,减少并发竞争概率。通过实践案例展示,成功提高了系统的稳定性和性能。
|
6天前
|
缓存 监控 NoSQL
Redis经典问题:数据不一致
在使用Redis时,缓存与数据库数据不一致会导致应用异常。主要原因包括缓存更新失败、Rehash异常等。解决方案有:重试机制、缩短缓存时间、优化写入策略、建立监控报警、定期验证一致性、采用缓存分层及数据回滚恢复机制。这些措施可确保数据最终一致性,提升应用稳定性和性能。
|
1月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
Redis和Mysql如何保证数据⼀致?
在项目中,为了解决Redis与Mysql的数据一致性问题,我们采用了多种策略:对于低一致性要求的数据,不做特别处理;时效性数据通过设置缓存过期时间来减少不一致风险;高一致性但时效性要求不高的数据,利用MQ异步同步确保最终一致性;而对一致性和时效性都有高要求的数据,则采用分布式事务(如Seata TCC模式)来保障。
69 14
|
1月前
|
缓存 NoSQL PHP
Redis作为PHP缓存解决方案的优势、实现方式及注意事项。Redis凭借其高性能、丰富的数据结构、数据持久化和分布式支持等特点,在提升应用响应速度和处理能力方面表现突出
本文深入探讨了Redis作为PHP缓存解决方案的优势、实现方式及注意事项。Redis凭借其高性能、丰富的数据结构、数据持久化和分布式支持等特点,在提升应用响应速度和处理能力方面表现突出。文章还介绍了Redis在页面缓存、数据缓存和会话缓存等应用场景中的使用,并强调了缓存数据一致性、过期时间设置、容量控制和安全问题的重要性。
44 5
|
1月前
|
存储 NoSQL 算法
Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的 ?
Redis集群采用哈希槽分区算法,共有16384个哈希槽,每个槽分配到不同的Redis节点上。数据操作时,通过CRC16算法对key计算并取模,确定其所属的槽和对应的节点,从而实现高效的数据存取。
52 13
|
1月前
|
存储 NoSQL Redis
Redis的数据过期策略有哪些 ?
Redis 采用两种过期键删除策略:惰性删除和定期删除。惰性删除在读取键时检查是否过期并删除,对 CPU 友好但可能积压大量过期键。定期删除则定时抽样检查并删除过期键,对内存更友好。默认每秒扫描 10 次,每次检查 20 个键,若超过 25% 过期则继续检查,单次最大执行时间 25ms。两者结合使用以平衡性能和资源占用。
51 11