Redis数据库底层数据结构设计

最近在读黄健宏的《Redis设计与实现》，看完了第一部分，它是采用的自底向上的介绍方法。从最底层的数据结构开始，逐个介绍所用到的数据结构，最后形成数据库。我准备做个redis的学习笔记，这里我就自顶向下整理一下。

服务器中的数据库

redis服务器将所有数据库保存在服务器状态redis.h/redisServer结构的db数组中，db数组中的每项都是一个redis.h/redisDb的结构体，每个redisDb结构就代表一个数据库。

struct redisServer{
...
// 一个保存着redisDb的数组，db中的每一项就是一个数据库
redisDb *db;
...}

redis是一个键值对数据库，每个数据库由一个redisDb结构表示，其中redisDb结构中的字典dict保存了数据库中所有的键值对。

redisDB结构体的定义

typedef struct redisDb{
...
//保存数据库中所有的键值对
dict *dict;
...}

当我们在客户端输入

redis>SET msg "hello"
OK

时（一般默认是在数据库0中进行，可以通过SELECT切换数据库），其实是创建了两个对象，一个是键字符串对象（因为键总是字符串对象），另一个是值字符串对象（在这里是字符串对象）。

Redis中的对象

在Redis中，是使用对象来表示数据库中的键和值，键总是字符串对象，而值的对象可以是字符串对象，列表对象，哈希对象，集合对象，有序集合对象5种。每个对象由一个redisObject结构表示，该结构中和保存数据有关的三个属性是type,encoding,ptr。

typedef struct redisObject{
unsigned type ;
unsigned encoding;
void *ptr;
...}

类型type表示是上述5中对象中的哪一种，再次强调，键只能是字符串对象（REDIS_STRING）。ptr指针指向对象实现的底层数据结构，encoding表示编码，不同的编码所对应的对象实现的数据结构不同。这些底层数据结构有int, embstr, 简单的动态字符串（SDS）, 字典， 双端链表，压缩列表，整数集合，跳跃表，字典等。

数据库存储方式

如前所述，Redis的每一个数据库是由一个redisDb结构表示的，redisDb结构中的dict保存了数据库中所有的键值对，每一个键是一个对象，值也是一个对象。一般将这个字典叫做键空间。

假如创建了一个字符串：

redis>SET message "hello world"

一个列表：

redis>RPUSH alphabet "a" "b" "c"

和一个哈希表：

redis>HMSET book name "Redis in ACtion" author "Josiah L. Carlson" publisher "Manning"

那么数据库的redisDb的存储方式是如下图所示的：



注意dict中每个键都是一个StringObject， 键所对应的值的对象随着存储数据的不同而不同。

book这个哈希表的’name “Redis in ACtion” author “Josiah L. Carlson” publisher “Manning” ’在redisDb中是值，它自己又是个哈希的对象。它可以通过ziplist（压缩列表）来实现，又可以通过字典来实现。相当于“大字典”（键空间）中套“小字典”（哈希对象的字典实现）

对于字典的结构，SDS 的结构，压缩列表的结构，集合或者有序集合的结构将在后面整理。