快速列表简介
在Redis3 .2版本之前,存储列表(list)数据结构使用的是压缩列表(ziplist)和链表(linkedlist),当列表元素个数比较少并且每个元素占用空间比较小的时候,使用压缩列表。当列表元素个数比较多或者某个元素占用空间比较大的时候,使用链表。
考虑到链表的附加空间相对太高,结点的内存也是单独分配的,影响内存管理效率。在Redis3 .2版本开始对列表数据结构进行了改造,使用快速列表(quicklist)代替了压缩列表(ziplist)和链表(linkedlist)。
快速列表(quicklist)是以压缩列表(ziplist)为节点的链表(linkedlist),将链表按段切分,每一段使用压缩列表进行内存的连续存储,多个压缩列表通过prev和next指针组成的双向链表。它结合了压缩列表和链表的优势,进一步压缩了内存的使用量,进一步提高了效率。
下面我们了解一下快速列表的具体实现。
快速列表的实现
在Redis中的快速列表是由quicklist
结构表示的,quicklist
结构包含由多个快速列表结点组成的双向链表,每一个快速列表结点都保存了一个压缩列表。下面我们一个一个地详细了解一下。
quicklist结构
快速列表是由quicklist
结构表示的,它包含以下几个属性:
-
head
属性: 指向头部快速列表结点的指针。 -
tail
属性:指向尾部快速列表结点的指针。 -
count
属性:在所有压缩列表中元素的个数总和。 -
len
属性:快速列表结点的个数。 -
fill
属性:压缩列表的最大大小,存放list-max-ziplist-size
参数的值。当超出了这个配置,就会新建一个压缩列表。 -
compress
属性:结点压缩深度,存放list-compress-depth
参数的值。 -
bookmarks
属性:用来快速列表重新分配内存空间时使用的数组,不使用时不占用空间。 -
bookmark_count
属性:bookmarks数组的大小。
快速列表结点
快速列表结点使用quicklistNode
结构表示,它包含以下几个属性:
-
prev
属性:指向前一个快速列表结点的指针。 -
next
属性:指向后一个快速列表结点的指针。 -
zl
属性:指向压缩列表的指针,如果当前结点的数据被压缩,那么它指向一个quicklistLZF
结构。 -
sz
属性:压缩列表的所占字节总数。 -
count
属性:压缩列表中的元素数量。 -
encoding
属性:存储形式,原生字节数组还是LZF压缩存储。 -
recompress
属性:当查看了某一项被压缩的数据时,需要把数据暂时解压,这时就设置 recompress = 1 做一个标记,等有机会再把数据重新压缩。
quicklistLZF结构
当快速列表结点数据被压缩时,数据会被存放在quicklistLZF结构中,它包含以下几个属性:
-
sz
属性:表示压缩后的大小。 -
compressed
属性:存放压缩后的字节数组。
快速列表的压缩机制
在快速列表中,两端结点的数据被访问的可能性比较高,中间结点的数据被访问的可能性比较低。如果我们的应用场景符合这个特点,可以把中间结点的数据使用 LZF 算法进行压缩,从而进一步节省内存空间。我们可以对list-compress-depth
参数进行配置。
默认情况下,list-compress-depth
参数为0,也就是不压缩数据;当该参数被设置为1时,除了头部和尾部之外的结点都会被压缩;当该参数被设置为2时,除了头部、头部的下一个、尾部、尾部的上一个之外的结点都会被压缩;当该参数被设置为2时,除了头部、头部的下一个、头部的下一个的下一个、尾部、尾部的上一个、尾部的上一个的上一个之外的结点都会被压缩;以此类推。
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