2024-09-01

Redis 底层数据结构主要包括:

  1. 字符串(String)
  2. 字典(Hash)
  3. 链表(List)
  4. 集合(Set)
  5. 有序集合(Sorted Set,或称为 zset)

这些数据结构在 Redis 中都是基于以下两种底层实现:

  1. 静态字符串(Simple dynamic string, SDS):一种动态字符串实现,用于存储字符串数据。
  2. 跳跃表(Skip list):一种复合的数据结构,可以在对数平均时间内执行排序和搜索操作,Redis 的 zset 就是基于此实现。

以下是 Redis 中字符串数据结构的简单实现:




// 静态字符串定义
struct sdshdr {
    long len; // 记录buf中已使用的字节数
    long free; // 记录buf中未使用的字节数
    char buf[]; // 字符串数据存储区
};
 
// 字符串对象定义
typedef struct redisObject {
    unsigned type:4; // 对象类型
    unsigned encoding:4; // 对象编码
    unsigned lru:LRU_BITS; // 对象最后一次被访问的时间
    int refcount; // 对象引用计数
    void *ptr; // 指向实际的数据
} robj;
 
// 创建一个字符串对象
robj *createStringObject(const char *ptr, size_t len) {
    // 为sdshdr和字符串数据分配空间
    robj *o = zmalloc(sizeof(robj)+sizeof(struct sdshdr)+len+1);
    struct sdshdr *sh = (void*)(o+1);
 
    // 初始化robj
    o->type = REDIS_STRING;
    o->encoding = REDIS_ENCODING_RAW;
    o->ptr = sh+1; // ptr指向数据区
    o->refcount = 1;
 
    // 初始化sdshdr
    sh->len = len;
    sh->free = 0;
    if (ptr) {
        memcpy(sh->buf, ptr, len);
    } else {
        memset(sh->buf, '', len);
    }
    sh->buf[len] = '\0';
 
    return o;
}

以上代码仅为示例,实际的 Redis 源码会更加复杂,包含对象共享、内存分配策略等多种优化措施。

2024-09-01

Redis 是一个开源的使用 C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库,并提供多种语言的 API。

Redis 的基础数据结构包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。

  1. 字符串(String)

字符串是 Redis 最基本的数据类型。




# 设置键值
redis.set('key', 'value')
# 获取键值
redis.get('key')
  1. 哈希表(Hash)

哈希表用于存储键值对集合。




# 设置哈希表
redis.hset('hash_key', 'field1', 'value1')
# 获取哈希表
redis.hget('hash_key', 'field1')
  1. 列表(List)

列表是简单的字符串列表,可以添加一个元素到列表的头部或尾部。




# 在列表头部添加元素
redis.lpush('list_key', 'value1')
# 在列表尾部添加元素
redis.rpush('list_key', 'value2')
# 获取列表
redis.lrange('list_key', 0, -1)
  1. 集合(Set)

集合是无序的字符串集合。




# 添加元素
redis.sadd('set_key', 'value1')
# 获取集合
redis.smembers('set_key')
  1. 有序集合(Sorted Set)

有序集合是字符串的有序集合。




# 添加元素
redis.zadd('zset_key', {'value1': 1})
# 获取集合
redis.zrange('zset_key', 0, -1)

以上操作均为 Redis 基础操作,在实际应用中,可以结合业务场景进行复杂操作,例如实现缓存系统、消息队列、计数器、分布式锁等。

2024-08-30

Redis 是一个键值存储系统,其中每个键关联着一个值,这个值可以是不同的数据结构和类型。Redis 支持的数据类型包括:

  1. 字符串(String)
  2. 列表(List)
  3. 集合(Set)
  4. 有序集合(Sorted Set,或者叫作 ZSet)
  5. 哈希(Hash)
  6. 位图(Bitmap)
  7. 超日志(HyperLogLog)

这些数据类型可以用来构建各种复杂的数据结构,例如:

  • 字符串:可以用作简单的键值对存储。
  • 列表:可以用作队列或者堆栈。
  • 集合:可以用来存储无序的唯一元素。
  • 有序集合:可以用来存储有序的唯一元素,通常用于排行榜。
  • 哈希:可以用来存储键值对的集合。
  • 位图:可以用来进行位级的操作,例如记录用户的登录状态。
  • 超日志:可以用于数据去重和统计。

以下是一些 Redis 命令的示例:




# 字符串
SET mykey "Hello"
GET mykey

# 列表
LPUSH mylist "World"
LRANGE mylist 0 -1

# 集合
SADD myset "Hello"
SADD myset "World"
SMEMBERS myset

# 有序集合
ZADD myzset 1 "Hello"
ZADD myzset 2 "World"
ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES

# 哈希
HSET myhash field1 "Hello"
HGET myhash field1

# 位图
SETBIT mybitmap 0 1
GETBIT mybitmap 0

# 超日志
PFADD myhyperloglog "Hello"
PFCOUNT myhyperloglog

这些命令展示了如何在 Redis 中使用各种数据类型和结构。开发者可以根据实际需求选择合适的数据类型和操作命令来构建自己的应用。

2024-08-29

问题描述不是很清晰,但我可以提供一些基本的Redis命令和Python代码示例来操作Redis数据库中的不同数据结构。

  1. 字符串(String)



import redis
 
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
r.set('key', 'value')  # 设置字符串
value = r.get('key')   # 获取字符串
print(value)
  1. 列表(List)



r.lpush('list_key', 'value1')  # 在列表左侧插入元素
r.rpush('list_key', 'value2')  # 在列表右侧插入元素
list_values = r.lrange('list_key', 0, -1)  # 获取列表所有元素
print(list_values)
  1. 集合(Set)



r.sadd('set_key', 'value1')  # 添加元素到集合
r.sadd('set_key', 'value2')
set_values = r.smembers('set_key')  # 获取集合所有元素
print(set_values)
  1. 有序集合(Sorted Set)



r.zadd('zset_key', {'value1': 1, 'value2': 2})  # 添加元素到有序集合
sorted_set_values = r.zrange('zset_key', 0, -1)  # 获取有序集合所有元素
print(sorted_set_values)
  1. 哈希(Hash)



r.hset('hash_key', 'field1', 'value1')  # 在哈希中设置字段
r.hset('hash_key', 'field2', 'value2')
hash_values = r.hgetall('hash_key')  # 获取哈希中所有字段和值
print(hash_values)

以上代码假设Redis服务器运行在本地主机的默认端口6379上。如果Redis服务器配置不同,需要在redis.Redis函数中相应地调整参数。

2024-08-29

Redis支持的五种主要数据结构是:

  1. 字符串(String)
  2. 列表(List)
  3. 集合(Set)
  4. 有序集合(Sorted Set,或者是ZSet)
  5. 哈希(Hash)

以下是每种数据结构的基本命令示例:

  1. 字符串(String):



# 设置键值
SET key value

# 获取键值
GET key

# 增加/减少键的整数值
INCR key
DECR key
  1. 列表(List):



# 在列表左侧插入元素
LPUSH key value1 [value2]

# 在列表右侧插入元素
RPUSH key value1 [value2]

# 获取列表指定范围内的元素
LRANGE key start stop
  1. 集合(Set):



# 添加成员到集合
SADD key member1 [member2]

# 获取集合中的所有成员
SMEMBERS key
  1. 有序集合(Sorted Set):



# 添加成员及其分数到有序集合
ZADD key score1 member1 [score2 member2]

# 获取有序集合中的所有成员及其分数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
  1. 哈希(Hash):



# 设置哈希表字段的值
HSET key field value

# 获取哈希表中的所有字段和值
HGETALL key

这些命令是Redis最基本的命令,每种数据结构都有其特定的用途和场景。

2024-08-29

Redis是一个键值存储系统,其中值可以是多种类型。根据数据类型,Redis支持以下九种结构:

  1. String(字符串)
  2. List(列表)
  3. Set(集合)
  4. Sorted Set(有序集合)
  5. Hash(哈希)
  6. Bitmap(位图)
  7. HyperLogLog(超小集合)
  8. Geo(地理位置)
  9. Stream(流)

以下是每种结构的基本用法示例:

  1. String(字符串)



# 设置值
SET key "value"
 
# 获取值
GET key
  1. List(列表)



# 在列表左侧插入元素
LPUSH key "value"
 
# 在列表右侧插入元素
RPUSH key "value"
 
# 获取列表范围内的元素
LRANGE key 0 -1
  1. Set(集合)



# 添加元素
SADD key "value"
 
# 获取集合内的所有元素
SMEMBERS key
  1. Sorted Set(有序集合)



# 添加元素,同时指定排序分数
ZADD key score "value"
 
# 获取有序集合范围内的元素
ZRANGE key 0 -1 WITHSCORES
  1. Hash(哈希)



# 设置哈希字段的值
HSET key "field" "value"
 
# 获取哈希字段的值
HGET key "field"
 
# 获取所有哈希字段和值
HGETALL key
  1. Bitmap(位图)



# 设置位图的位值
SETBIT key offset 1
 
# 获取位图的位值
GETBIT key offset
  1. HyperLogLog(超小集合)



# 添加元素
PFADD key "value"
 
# 估算集合内元素数量
PFCOUNT key
  1. Geo(地理位置)



# 添加地理位置信息
GEOADD key longitude latitude "member"
 
# 获取地理位置的信息
GEOPOS key "member"
 
# 计算两个地理位置之间的距离
GEODIST key "member1" "member2" "m"
  1. Stream(流)



# 添加条目到流
XADD key * field1 value1 field2 value2
 
# 获取流的条目
XRANGE key - +

这些示例展示了每种数据类型的基本操作。Redis还提供了丰富的命令来操作这些结构,可以执行更复杂的操作,如事务处理、持久化、复制等。

2024-08-29

在Redis中,String类型的数据在底层是通过SDS(简单动态字符串)实现的,它是Redis中的基本字符串表示形式。SDS是一种复杂的二进制安全的字符串结构,它具有以下特性:

  1. 常数级别的push和pop操作;
  2. 静态缓冲区扩展,不需要额外的内存分配就可以扩展内存;
  3. 二进制安全,可以存储任何二进制数据,不仅仅是字符;
  4. 减少内存分配的次数。

SDS的结构如下:




struct sdshdr {
    // 记录buf数组中已使用字节的数量
    // 等于SDS所保存字符串的长度
    int len;
    // 记录buf数组中未使用字节的数量
    int free;
    // 字节数组,用于保存字符串
    char buf[];
};

在Redis中,当你使用SET命令设置一个字符串值时,Redis会创建一个SDS来存储这个字符串。当你使用GET命令获取这个字符串时,Redis会返回SDS结构中的数据。

例如,如果你执行以下命令:




SET mykey "Hello, Redis!"

在底层,Redis会创建一个包含"Hello, Redis!"的SDS结构,并将其关联到键mykey。当你使用GET mykey获取这个值时,Redis会返回这个SDS结构中的字符串"Hello, Redis!"。

2024-08-29

Redis 是一个开源的使用 C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库,并提供多种语言的 API。

Redis 的数据结构:

  1. 字符串(String)
  2. 列表(List)
  3. 集合(Set)
  4. 有序集合(Sorted Set)
  5. 哈希(Hash)
  6. 位图(Bitmap)
  7. HyperLogLog
  8. Stream

解决方案和实例代码:

  1. 字符串(String)



# 设置键值
redis.set('key', 'value')
# 获取键值
redis.get('key')
  1. 列表(List)



# 在列表左侧插入元素
redis.lpush('list', 'element')
# 在列表右侧插入元素
redis.rpush('list', 'element')
# 获取列表所有元素
redis.lrange('list', 0, -1)
  1. 集合(Set)



# 添加元素到集合
redis.sadd('set', 'element')
# 获取集合所有元素
redis.smembers('set')
  1. 有序集合(Sorted Set)



# 添加元素到有序集合
redis.zadd('sortedset', {'element': score})
# 获取有序集合所有元素
redis.zrange('sortedset', 0, -1)
  1. 哈希(Hash)



# 设置哈希字段
redis.hset('hash', 'field', 'value')
# 获取哈希字段值
redis.hget('hash', 'field')
# 获取哈希所有字段值
redis.hgetall('hash')
  1. 位图(Bitmap)



# 设置位图的位值
redis.setbit('bitmap', offset, value)
# 获取位图的位值
redis.getbit('bitmap', offset)
  1. HyperLogLog



# 添加元素到 HyperLogLog
redis.pfadd('hyperloglog', 'element')
# 估算 HyperLogLog 的基数
redis.pfcount('hyperloglog')
  1. Stream



# 添加消息到 Stream
redis.xadd('stream', {'field': 'value'})
# 获取 Stream 中的消息
redis.xrange('stream', '-', '-', count=10)

注意:以上代码示例使用的是 Python redis 库。在实际应用中,需要先安装 redis 库:pip install redis。以上代码仅为数据操作的示例,实际使用时需要创建 Redis 对象并连接到 Redis 服务器。

2024-08-28

在Redis中,高效的数据存储模型和底层数据结构是Redis能够实现高性能的关键。Redis使用了一系列复杂的数据结构来存储键值对,并根据使用场景的不同选择不同的数据结构。

以下是Redis中一些常见的底层数据结构及其源码实现:

  1. 字典(dict):用于保存键值对的哈希表,是Redis中最基础的数据结构。



// 字典结构体定义
typedef struct dict {
    // 字典类型特定函数
    dictType *type;
    // 私有数据
    void *privdata;
    // 哈希表
    dictht ht[2];
    // 重新哈希的标志
    int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
} dict;
  1. 哈希表(dictht):是字典的一个组成部分,用来存储键值对的数组。



// 哈希表结构体定义
typedef struct dictht {
    // 哈希表数组
    dictEntry **table;
    // 数组大小
    unsigned long size;
    // 哈希表大小掩码,用于计算索引值
    unsigned long sizemask;
    // 已有节点的数量
    unsigned long used;
} dictht;
  1. 哈希节点(dictEntry):是哈希表中的一个节点,存放键值对。



// 哈希节点结构体定义
typedef struct dictEntry {
    // 键
    void *key;
    // 值
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    } v;
    // 指向下一个节点的指针,形成链表
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;
  1. 跳跃列表(skiplist):用于有序集合数据类型。



// 跳跃列表节点结构体定义
typedef struct skiplistNode {
    // 成员对象
    robj *obj;
    // 后退指针
    struct skiplistNode *backward;
    // 层
    struct skiplistLevel {
        // 前进指针
        struct skiplistNode *forward;
        // 跳跃的距离
        unsigned int span;
    } level[];
} skiplistNode;
 
// 跳跃列表结构体定义
typedef struct skiplist {
    // 表头节点和表尾节点
    struct skiplistNode *header, *tail;
    // 表中节点的数量
    unsigned long length;
    // 表中层数最大的节点的层数
    int level;
} skiplist;
  1. 跳跃列表(linkedlist):用于列表数据类型。



// 链表节点结构体定义
typedef struct listNode {
    // 前置节点
    struct listNode *prev;
    // 后置节点
    struct listNode *next;
    // 值
    void *value;
} listNode;
 
// 链表结构体定义
typedef struct list {
    // 表头节点和表尾节点
    listNode *head, *tail;
    // 节点数量
    unsigned long len;
    // 函数
    void (*free)(void *ptr);
    // 复制函数
    void (*match)(void *ptr, void *key);
} list;
  1. 整数集合(intset):用于集合数据类型,当集合只包含整数时使用。



// 整数集合结构体定义
2024-08-28

Redis 的线程模型主要是指它的事件处理模型,基于epoll/kqueue等多路复用机制。Redis 使用单线程处理命令请求,因此不需要额外的锁机制来控制并发,这使得其执行效率非常高。

Redis 的持久化机制主要有两种:RDB 和 AOF。RDB 通过定时将内存中的数据快照保存到磁盘;AOF 记录每个写操作,以文本的形式保存,在重启时通过回放这些操作来恢复数据。

Redis 的高可用性实现主要通过哨兵(Sentinel)和分布式(Cluster)两种机制。哨兵负责监控主节点和从节点,并在主节点宕机时自动进行故障转移;Cluster 通过分片机制实现数据的分布式存储,提供了数据的高可用和扩展性。

以下是一个简单的 Redis Cluster 设置示例:




# 假设有三个 Redis 节点,分别运行在 7000, 7001, 7002 端口
redis-server --port 7000 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7000.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes --appendfilename appendonly-7000.aof --dbfilename dump-7000.rdb --logfile 7000.log
redis-server --port 7001 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7001.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes --appendfilename appendonly-7001.aof --dbfilename dump-7001.rdb --logfile 7001.log
redis-server --port 7002 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7002.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes --appendfilename appendonly-7002.aof --dbfilename dump-7002.rdb --logfile 7002.log

# 使用 redis-cli 创建集群
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 --cluster-replicas 1

在这个例子中,我们设置了三个 Redis 节点,并通过 redis-cli --cluster create 命令创建了一个包含这三个节点的 Redis Cluster,并设置了一个副本。这个 Cluster 可以自动处理数据分片和故障转移。