作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)(三)

本文涉及的产品
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: 作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)

作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)(二)https://developer.aliyun.com/article/1471144


sds.h的源码预览

文章内容的总体技术分析主要源自于深入研究和探索相关源码的过程。通过仔细剖析源码,我们能够更好地理解技术实现原理、架构设计和性能优化等方面。这种分析不仅有助于我们掌握技术的本质,还能为我们在实际开发过程中提供宝贵的参考和启示。

c

复制代码

/* SDSLib 2.0 -- A C dynamic strings library
 *
 * Copyright (c) 2006-2015, Salvatore Sanfilippo <antirez at gmail dot com>
 * Copyright (c) 2015, Oran Agra
 * Copyright (c) 2015, Redis Labs, Inc
 * All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 *
 *   * Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
 *     this list of conditions and the following disclaimer.
 *   * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 *     notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 *     documentation and/or other materials provided with the distribution.
 *   * Neither the name of Redis nor the names of its contributors may be used
 *     to endorse or promote products derived from this software without
 *     specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
 * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
 * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
 * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
 * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
 * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
 * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */
#ifndef __SDS_H
#define __SDS_H
#define SDS_MAX_PREALLOC (1024*1024)
extern const char *SDS_NOINIT;
#include <sys/types.h>
#include <stdarg.h>
#include <stdint.h>
typedef char *sds;
/* 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[];
};
#define SDS_TYPE_5  0
#define SDS_TYPE_8  1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4
#define SDS_TYPE_MASK 7
#define SDS_TYPE_BITS 3
#define SDS_HDR_VAR(T,s) struct sdshdr##T *sh = (void*)((s)-(sizeof(struct sdshdr##T)));
#define SDS_HDR(T,s) ((struct sdshdr##T *)((s)-(sizeof(struct sdshdr##T))))
#define SDS_TYPE_5_LEN(f) ((f)>>SDS_TYPE_BITS)
static inline size_t sdslen(const sds s) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5:
            return SDS_TYPE_5_LEN(flags);
        case SDS_TYPE_8:
            return SDS_HDR(8,s)->len;
        case SDS_TYPE_16:
            return SDS_HDR(16,s)->len;
        case SDS_TYPE_32:
            return SDS_HDR(32,s)->len;
        case SDS_TYPE_64:
            return SDS_HDR(64,s)->len;
    }
    return 0;
}
static inline size_t sdsavail(const sds s) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5: {
            return 0;
        }
        case SDS_TYPE_8: {
            SDS_HDR_VAR(8,s);
            return sh->alloc - sh->len;
        }
        case SDS_TYPE_16: {
            SDS_HDR_VAR(16,s);
            return sh->alloc - sh->len;
        }
        case SDS_TYPE_32: {
            SDS_HDR_VAR(32,s);
            return sh->alloc - sh->len;
        }
        case SDS_TYPE_64: {
            SDS_HDR_VAR(64,s);
            return sh->alloc - sh->len;
        }
    }
    return 0;
}
static inline void sdssetlen(sds s, size_t newlen) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5:
            {
                unsigned char *fp = ((unsigned char*)s)-1;
                *fp = SDS_TYPE_5 | (newlen << SDS_TYPE_BITS);
            }
            break;
        case SDS_TYPE_8:
            SDS_HDR(8,s)->len = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_16:
            SDS_HDR(16,s)->len = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_32:
            SDS_HDR(32,s)->len = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_64:
            SDS_HDR(64,s)->len = newlen;
            break;
    }
}
static inline void sdsinclen(sds s, size_t inc) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5:
            {
                unsigned char *fp = ((unsigned char*)s)-1;
                unsigned char newlen = SDS_TYPE_5_LEN(flags)+inc;
                *fp = SDS_TYPE_5 | (newlen << SDS_TYPE_BITS);
            }
            break;
        case SDS_TYPE_8:
            SDS_HDR(8,s)->len += inc;
            break;
        case SDS_TYPE_16:
            SDS_HDR(16,s)->len += inc;
            break;
        case SDS_TYPE_32:
            SDS_HDR(32,s)->len += inc;
            break;
        case SDS_TYPE_64:
            SDS_HDR(64,s)->len += inc;
            break;
    }
}
/* sdsalloc() = sdsavail() + sdslen() */
static inline size_t sdsalloc(const sds s) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5:
            return SDS_TYPE_5_LEN(flags);
        case SDS_TYPE_8:
            return SDS_HDR(8,s)->alloc;
        case SDS_TYPE_16:
            return SDS_HDR(16,s)->alloc;
        case SDS_TYPE_32:
            return SDS_HDR(32,s)->alloc;
        case SDS_TYPE_64:
            return SDS_HDR(64,s)->alloc;
    }
    return 0;
}
static inline void sdssetalloc(sds s, size_t newlen) {
    unsigned char flags = s[-1];
    switch(flags&SDS_TYPE_MASK) {
        case SDS_TYPE_5:
            /* Nothing to do, this type has no total allocation info. */
            break;
        case SDS_TYPE_8:
            SDS_HDR(8,s)->alloc = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_16:
            SDS_HDR(16,s)->alloc = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_32:
            SDS_HDR(32,s)->alloc = newlen;
            break;
        case SDS_TYPE_64:
            SDS_HDR(64,s)->alloc = newlen;
            break;
    }
}
sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen);
sds sdstrynewlen(const void *init, size_t initlen);
sds sdsnew(const char *init);
sds sdsempty(void);
sds sdsdup(const sds s);
void sdsfree(sds s);
sds sdsgrowzero(sds s, size_t len);
sds sdscatlen(sds s, const void *t, size_t len);
sds sdscat(sds s, const char *t);
sds sdscatsds(sds s, const sds t);
sds sdscpylen(sds s, const char *t, size_t len);
sds sdscpy(sds s, const char *t);
sds sdscatvprintf(sds s, const char *fmt, va_list ap);
#ifdef __GNUC__
sds sdscatprintf(sds s, const char *fmt, ...)
    __attribute__((format(printf, 2, 3)));
#else
sds sdscatprintf(sds s, const char *fmt, ...);
#endif
sds sdscatfmt(sds s, char const *fmt, ...);
sds sdstrim(sds s, const char *cset);
void sdssubstr(sds s, size_t start, size_t len);
void sdsrange(sds s, ssize_t start, ssize_t end);
void sdsupdatelen(sds s);
void sdsclear(sds s);
int sdscmp(const sds s1, const sds s2);
sds *sdssplitlen(const char *s, ssize_t len, const char *sep, int seplen, int *count);
void sdsfreesplitres(sds *tokens, int count);
void sdstolower(sds s);
void sdstoupper(sds s);
sds sdsfromlonglong(long long value);
sds sdscatrepr(sds s, const char *p, size_t len);
sds *sdssplitargs(const char *line, int *argc);
sds sdsmapchars(sds s, const char *from, const char *to, size_t setlen);
sds sdsjoin(char **argv, int argc, char *sep);
sds sdsjoinsds(sds *argv, int argc, const char *sep, size_t seplen);
int sdsneedsrepr(const sds s);
/* Callback for sdstemplate. The function gets called by sdstemplate
 * every time a variable needs to be expanded. The variable name is
 * provided as variable, and the callback is expected to return a
 * substitution value. Returning a NULL indicates an error.
 */
typedef sds (*sdstemplate_callback_t)(const sds variable, void *arg);
sds sdstemplate(const char *template, sdstemplate_callback_t cb_func, void *cb_arg);
/* Low level functions exposed to the user API */
sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen);
sds sdsMakeRoomForNonGreedy(sds s, size_t addlen);
void sdsIncrLen(sds s, ssize_t incr);
sds sdsRemoveFreeSpace(sds s, int would_regrow);
sds sdsResize(sds s, size_t size, int would_regrow);
size_t sdsAllocSize(sds s);
void *sdsAllocPtr(sds s);
/* Export the allocator used by SDS to the program using SDS.
 * Sometimes the program SDS is linked to, may use a different set of
 * allocators, but may want to allocate or free things that SDS will
 * respectively free or allocate. */
void *sds_malloc(size_t size);
void *sds_realloc(void *ptr, size_t size);
void sds_free(void *ptr);
#ifdef REDIS_TEST
int sdsTest(int argc, char *argv[], int flags);
#endif
#endif

总之,文章内容的技术分析主要基于对源码的深入研究和探索。通过这种方法,我们能够更好地理解技术的本质和性能特点,为实际应用提供有力的支持和指导。

尽管我们目前仅触及了Redis的冰山一角,但我们已经探讨了许多关键主题,覆盖了广泛的领域。如果您对某些内容仍感到困惑或不够清晰,请不必担忧。在接下来的章节中,我们将进一步深入研究和讨论这些主题,旨在解答您可能存在的所有疑问。请继续与我们一起探索,相信您的疑惑将会得到满意的解答。

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 &nbsp; &nbsp; ------------------------------------------------------------------------- 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&nbsp;ECS 实例和一台目标数据库&nbsp;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&amp;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
|
4天前
【数据结构】红黑树的原理及其实现
【数据结构】红黑树的原理及其实现
|
11天前
|
存储 监控 NoSQL
Redis处理大量数据主要依赖于其内存存储结构、高效的数据结构和算法,以及一系列的优化策略
【5月更文挑战第15天】Redis处理大量数据依赖内存存储、高效数据结构和优化策略。选择合适的数据结构、利用批量操作减少网络开销、控制批量大小、使用Redis Cluster进行分布式存储、优化内存使用及监控调优是关键。通过这些方法,Redis能有效处理大量数据并保持高性能。
34 0
|
2天前
|
缓存 Java 编译器
栈和队列技术文章
栈和队列技术文章
|
4天前
|
容器
【数据结构】二叉搜索树的原理及其实现
【数据结构】二叉搜索树的原理及其实现
|
7天前
|
存储 缓存 NoSQL
由菜鸟到大神,谈谈redis的概念、实战、原理、高级使用方法
【5月更文挑战第18天】Redis是一个开源的内存中的数据结构存储系统,它可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持多种类型的数据结构,如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。
23 10
|
11天前
|
负载均衡 NoSQL 关系型数据库
深入浅出Redis(六):Redis的主从架构与主从复制原理
深入浅出Redis(六):Redis的主从架构与主从复制原理
|
11天前
|
存储 NoSQL 算法
深入浅出Redis(三):Redis数据的存储、删除以及淘汰
深入浅出Redis(三):Redis数据的存储、删除以及淘汰
|
11天前
|
监控 NoSQL 算法
深入剖析Redis哨兵模式的原理和应用
Redis的哨兵模式是实现高可用性和自动故障转移的机制,当主服务器故障时,哨兵能自动检测并进行故障转移,确保服务连续和稳定性。哨兵模式通过监控主从服务器状态、自动故障转移、防止数据不一致,提高容错能力和负载均衡,降低运维成本,实现高可用性。哨兵通过检测主观下线和客观下线状态,以及选举Leader Sentinel来协调故障转移。Raft算法在其中用于领导者选举和状态一致性。哨兵模式通过综合考虑多种因素选举新主服务器并执行故障转移,保障集群稳定运行。
112 0
深入剖析Redis哨兵模式的原理和应用
|
11天前
|
存储 算法 Java
22个常用数据结构实现与原理分析
前两天V哥跟一个老学员吃饭,聊起面试大厂的事,说为啥大厂面试第一看基本条件,第二就是考数据结构算法,其他高阶的内容会比较少,最近V哥也在跟大厂对接这一块业务,了解得多一些,这是因为考察基本功能力被放到了重要位置,大厂认为硬性条件,比如学历过关,基本功够扎实,那对于实际工作用的上层技能,内部培养就好,也就是相比你掌握了多少多少牛逼的高阶技术,他们更在乎你的基本功,所以,进大厂,基本功必须要搞稳,否则白扯,今天 V 哥把总结好的22个常用的数据结构实现原理,和示例分析分享给大家,希望对你有帮助,觉得内容有收获,请帮忙转发给更多需求的朋友,共同进步。
|
11天前
|
NoSQL Redis
Redis入门到通关之Redis主从数据同步原理
Redis入门到通关之Redis主从数据同步原理
31 0