Redis数据结构SortedSet的底层原理解析

概述

一些常用命令

• 存储：zadd key score value
• 获取：zrange key start end
• 获取：同时获取分数：zrange key start end with score
• 删除：zrem key value

存储的时候我们可以发现，是有一个score（分数）的，这个就是用来排序的字段。

实现

先说结论，SortedSet底层，根据配置会在不同的时候选用两种不同的数据结构zset，或ziplist进行存储：

首先，我们来看几个参数：

zset-max-ziplist-entries 128
zset-max-ziplist-value 64

if (
    field-value对的数量 > ziplist.entries.size ||
    任意一个filed或value长度 > zset-max-ziplist-value
) {
    // 使用 zset 进行存储
} else {
    // 使用 ziplist 进行存储

zset的结构如下：

typedef struct zset {
    dict *dict;
    zskiplist *zsl;
} zset

可以发现，是由字典+跳跃表实现的。

• zset 结构体里有两个元素，一个是 dict，用来维护 数据 到 分数 的关系，一个是 zskiplist，用来维护 分数所在链表 的关系
• dict 里通过维护 哈希表 存储了 张三=>100，李四=>90 的分数关系。

而跳表则是排序的关键

跳跃表

先上图：

我们知道，链表的检索效率是非常低的，如果要拿到100条数据中间的数据，则需要遍历50个数据才行，为了解决这个问题，跳表应运而生

如上图，就是常规的跳表，会在原有的数据上加上若干层，指向当前层的下一个节点。

跳表的插入

如上图所示：其实每个节点的层数是随机的，而且新插入一个节点不会影响其它节点的层数。因此，插入操作只需要修改插入节点前后的指针，而不需要对很多节点都进行调整。这就降低了插入操作的复杂度。实际上，这是skiplist跳表的一个很重要的特性，这让它在插入性能上明显优于平衡树的方案。

如下图，假如我们需要查询23，查询的路径如下。

事实上，在插入之前也要先经历一个类似的查找过程，在确定插入位置后，再完成插入操作。

这也是SortedSet实现排序的原理。

压缩列表

压缩列表 ziplist 是为 Redis 节约内存而开发的。

压缩列表是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构，一个压缩列表可以包含任意多个节点 （entry），每个节点可以保存 一个字节数组 或者 一个整数值 。

1、zl bytes：用于记录整个压缩列表占用的内存字节数

2、zl tail：记录要列表尾节点距离压缩列表的起始地址有多少字节

3、zl len：记录了压缩列表包含的节点数量。

4、entryX：要说列表包含的各个节点

5、zl end：用于标记压缩列表的末端

压缩列表是一种为了节约内存而开发的顺序型数据结构

压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一

压缩列表可以包含多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或者整数值

添加新节点到压缩列表，可能会引发连锁更新操作。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。