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Redis是一個(gè)高性能的內(nèi)存鍵值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析等。作為一個(gè)開源項(xiàng)目，Redis的特點(diǎn)之一是其性能高效，但是Redis的高效并不是憑空產(chǎn)生的，其底層實(shí)現(xiàn)原理是很值得研究的。本文將重點(diǎn)介紹Redis緩存的底層實(shí)現(xiàn)原理，并給出相關(guān)代碼實(shí)現(xiàn)。
Redis使用了內(nèi)存緩存技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，因此可以快速響應(yīng)讀寫請(qǐng)求。Redis的內(nèi)存緩存機(jī)制主要涉及兩個(gè)部分：內(nèi)存管理和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
1、內(nèi)存管理
Redis的內(nèi)存管理主要包括內(nèi)存分配、回收和內(nèi)存優(yōu)化等方面。Redis采用的是jemalloc內(nèi)存管理庫(kù)進(jìn)行內(nèi)存管理。jemalloc內(nèi)存管理庫(kù)具有高效和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，能夠有效地管理Redis的內(nèi)存。Redis在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中使用了多個(gè)jemalloc內(nèi)存分配器，每個(gè)分配器對(duì)應(yīng)著不同大小的內(nèi)存塊。Redis將分配器中分配內(nèi)存的算法改寫成了精簡(jiǎn)版的內(nèi)存分配器。這使得Redis在操作系統(tǒng)內(nèi)核中的mmap和munmap等系統(tǒng)調(diào)用接口上一步步向著更簡(jiǎn)單、更直接、更高效的方向發(fā)展。
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮了靈活性和高效性。Redis支持五種主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：string、list、set、hash和zset（有序集合）。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)成了分開的C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體（RedisObject），其中包括了類型信息、引用數(shù)、過(guò)期時(shí)間等基本屬性。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存上的布局也有所不同，Redis使用了“Redis數(shù)據(jù)共享機(jī)制”，即將不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在相同的內(nèi)存塊中。RedisObject的共享機(jī)制可以減少內(nèi)存空間的使用量。對(duì)于鍵的封裝，Redis也做了很多優(yōu)化。Redis采用了“Redis鍵生成機(jī)制”（hash算法）來(lái)處理鍵的存儲(chǔ)。該算法使用了鏈地址法解析沖突，具有高效性和占用內(nèi)存小的優(yōu)點(diǎn)。
以下是Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)源碼：
“`C
typedef struct redisObject {
unsigned type:4; /* 類型 */
unsigned encoding:4; /* 編碼 */
unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU時(shí)間 */
int refcount; /* 引用計(jì)數(shù) */
void *ptr; /* 實(shí)際存儲(chǔ)的內(nèi)容 */
} robj;
總結(jié)：
Redis作為一個(gè)高性能的內(nèi)存鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，其底層實(shí)現(xiàn)原理涉及到內(nèi)存管理和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要采用了jemalloc內(nèi)存管理庫(kù)及多個(gè)jemalloc內(nèi)存分配器、精簡(jiǎn)版的內(nèi)存分配器、Redis數(shù)據(jù)共享機(jī)制、Redis鍵生成機(jī)制等技術(shù)。以上是Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)源碼。這些技術(shù)的應(yīng)用，使得Redis在內(nèi)存存儲(chǔ)、搜索、排序等方面具有高效和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。
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網(wǎng)站名稱：研究Redis緩存的底層實(shí)現(xiàn)原理（redis緩存底層）
文章源于：http://m.fisionsoft.com.cn/article/djdeggo.html
