Redis 数据结构之 SDS

2023-12-07 13:07:54

Redis 数据结构之 SDS

SDS 背景

SDS，全称为 Simple Dynamic Strings，中文翻译为简单动态字符串，由 Redis 作者 antirez 所发明。SDS 是用来代替 C 原生字符串的一种数据结构。SDS 的主要特点是，它不仅提供了和 C 原生字符串一样的基本功能，如字符串的创建、销毁、复制、连接、拆分等，还提供了很多更高级的功能，如字节数组的快速追加、字符串的快速拼接、字符串的快速搜索和替换等。

SDS 优缺点

SDS 的主要优点如下：

效率高：SDS 使用了预分配内存的策略，可以避免频繁的内存分配和释放，从而提高了字符串操作的效率。
功能强大：SDS 提供了丰富的字符串操作函数，可以满足各种复杂的字符串处理需求。
可扩展性强：SDS 的设计非常灵活，可以很容易地扩展新的功能。

SDS 的主要缺点如下：

内存占用：SDS 在内存中占用更多的空间，因为 SDS 需要存储字符串的长度信息。
复杂性：SDS 的实现比较复杂，这使得它更难理解和维护。

SDS 目前主要被用于 Redis 和 Memcached 等 NoSQL 数据库中。

SDS 组成

SDS 由以下几个部分组成：

len：字符串的长度。
free：字符串中未使用的字节数。
buf：字符串的内容。

SDS 的内存布局如下图所示：

+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
| len   | free  | buf[0] | buf[1] | buf[2] | buf[3] | ...   | buf[n] |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+

len

len 是 SDS 的第一个字段，它是一个无符号的整数，表示字符串的长度。len 的值不能超过 512M。

free

free 是 SDS 的第二个字段，它也是一个无符号的整数，表示字符串中未使用的字节数。free 的值不能超过 512M。

buf

buf 是 SDS 的第三个字段，它是一个指向字符串内容的指针。buf 的大小为 len + free。

SDS 的特点

SDS 的主要特点如下：

预分配内存：SDS 使用预分配内存的策略，可以避免频繁的内存分配和释放，从而提高了字符串操作的效率。
惰性空间回收：SDS 使用惰性空间回收的策略，只有在需要的时候才会释放未使用的内存。这可以减少内存碎片，提高内存利用率。
内联字符串：SDS 使用内联字符串的策略，将字符串直接存储在 SDS 的结构体中，而不是像 C 原生字符串那样将字符串存储在一个单独的内存块中。这可以减少内存开销，提高字符串操作的效率。