庖丁解牛 Redis 源码分析：压缩列表（ziplist）揭秘

压缩列表概述

压缩列表（ziplist）是一种连续内存块组成的顺序整数结构。它可以包含任意多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或一个整数。压缩列表非常适合存储小对象和长度有限的数据，因为它能够节省内存并提高查找效率。

压缩列表的结构如下图所示：

+-------------------------------------------------+
| zlbytes: 2 bytes | zltail: 2 bytes | zllen: 2 bytes |
+-------------------------------------------------+
| entry1 | entry2 | entry3 | ... | entryN |
+-------------------------------------------------+

• zlbytes：压缩列表总字节数，用于快速获取压缩列表的长度。
• zltail：压缩列表尾部空闲字节数，用于快速追加数据。
• zllen：压缩列表中节点的数量。
• entryN：压缩列表中的节点，可以是字节数组或整数。

压缩列表编码

压缩列表使用一种特殊的编码方式来存储数据，这种编码方式被称为 Elias-Fano 编码。Elias-Fano 编码是一种变长编码，它能够用更少的比特来表示小的数字，而用更多的比特来表示大的数字。这使得压缩列表能够在节省内存的同时，保持较高的查找效率。

压缩列表操作

Redis 提供了多种操作压缩列表的命令，这些命令可以用来对压缩列表进行读取、写入、修改和删除等操作。

以下是 Redis 中常用的压缩列表操作命令：

• LPUSH/RPUSH：将一个元素推入到压缩列表的头部或尾部。
• LPOP/RPOP：从压缩列表的头部或尾部弹出一个元素。
• LINDEX：获取压缩列表中指定索引的元素。
• LSET：设置压缩列表中指定索引的元素。
• LTRIM：截取压缩列表中指定范围的元素。

压缩列表应用场景

压缩列表在 Redis 中有着广泛的应用场景，它被用作列表键和哈希键的底层数据结构。此外，压缩列表还被用作 Pub/Sub 的消息缓冲区。

压缩列表非常适合存储小对象和长度有限的数据，因为它能够节省内存并提高查找效率。因此，如果你需要存储大量的小对象，那么使用压缩列表是一个不错的选择。

压缩列表的优缺点

压缩列表是一种非常高效的数据结构，它具有以下优点：

• 节省内存：压缩列表能够在节省内存的同时，保持较高的查找效率。
• 查找效率高：压缩列表使用 Elias-Fano 编码来存储数据，这种编码方式能够使查找效率很高。
• 操作简单：Redis 提供了多种操作压缩列表的命令，这些命令可以用来对压缩列表进行读取、写入、修改和删除等操作。

但是，压缩列表也存在一些缺点：

• 只能存储小对象：压缩列表只能存储小对象和长度有限的数据，如果需要存储大对象，那么就需要使用其他数据结构。
• 不支持随机访问：压缩列表不支持随机访问，这意味着无法直接访问压缩列表中的某个元素。

压缩列表的扩展

为了解决压缩列表只能存储小对象的问题，Redis 在 6.2 版本中引入了压缩列表的扩展功能。压缩列表的扩展功能允许将多个压缩列表链接在一起，形成一个更大的压缩列表。这使得压缩列表能够存储更大的对象。

压缩列表的扩展功能非常简单，它只需要在压缩列表的头部或尾部添加一个指向另一个压缩列表的指针即可。

总结

压缩列表是一种非常重要的 Redis 数据结构，它能够在内存中高效地存储和检索数据。压缩列表非常适合存储小对象和长度有限的数据，因为它能够节省内存并提高查找效率。