Redis源码剖析：认识简单动态字符串及其在Redis中的应用

后端

2023-10-28 23:25:59

Redis为何选择SDS

在Redis中，使用字符串数据结构存储各种信息，包括键、值、列表和其他数据类型。然而，传统C语言的字符串表示存在某些限制，比如内存浪费、修改不方便和二进制不安全。为了解决这些问题，Redis选择了使用简单动态字符串（SDS）。

SDS的优点

SDS通过以下方式优化了字符串操作：

紧凑高效： SDS存储字符串时，不会使用空字符标记字符串结尾，因此节省了内存空间。
修改方便： SDS预留了额外的空间，在修改字符串内容时无需重新分配内存，提升了修改效率。
二进制安全： SDS不使用空字符，避免了二进制安全问题，确保了数据处理的可靠性。

SDS在Redis中的应用

SDS在Redis中广泛应用于各种数据结构的存储，包括：

键值对
列表
哈希表
集合
有序集合

SDS对Redis性能的提升

SDS的应用显著提升了Redis的性能，主要体现在以下方面：

内存优化： SDS的紧凑存储方式释放了大量内存空间，使Redis能够处理更多数据。
高效修改： 修改SDS字符串的效率极高，满足了Redis快速数据更新的需求。
二进制安全性： SDS的二进制安全性保障了Redis在处理二进制数据时的可靠性，确保了数据的完整性和正确性。

深入了解SDS的实现

SDS的内部结构非常简单：

len： 字符串长度
alloc： 分配给字符串的内存大小
buf： 存储字符串内容的缓冲区

SDS通过预留空间存储字符串，当需要修改内容时，只需调整alloc的大小即可，避免了重新分配内存的开销。

代码示例

// 创建一个SDS
sds sdsnew(const char *init, size_t initlen) {
    int alloc = SDS_INITIAL_SIZE;
    sds s = SDS_MALLOC(sizeof(struct sdshdr) + alloc + 1);
    if (!s) return NULL;
    s->len = (initlen < alloc) ? initlen : alloc;
    s->alloc = alloc;
    memcpy(s->buf, init, initlen);
    s->buf[initlen] = '\0';
    return s;
}

// 修改SDS
sds sdscat(sds s, const char *t) {
    size_t curlen = sdslen(s);
    s = sdsMakeRoomFor(s, sdslen(t));
    memcpy(s->buf + curlen, t, sdslen(t));
    s->len = curlen + sdslen(t);
    s->buf[s->len] = '\0';
    return s;
}

// 销毁SDS
void sdsfree(sds s) {
    if (s == NULL) return;
    SDS_FREE(s);
}