redis数据结构

redis 中数据结构的底层存储形式是什么样的？例如 int 型整数会转成 sds 进行存储嘛？

Redis 有「类型（Type）」和「编码（Encoding）」两层设计，用户看到的是 String/List/Hash 等类型，但底层实际用的是不同的编码（如 int/embstr/raw/ziplist/intset 等），编码才决定了数据的真实存储形式。

前置基础：Redis 的对象系统 `redisObject`

Redis 用 redisObject 结构体统一管理所有对象，核心字段如下（简化版）：

typedef struct redisObject {
    // 1. 类型：4位，决定用户看到的类型（String/List/Hash/Set/ZSet）
    unsigned type:4;
    
    // 2. 编码：4位，决定数据的真实存储形式（int/embstr/raw/ziplist/intset/quicklist/zskiplist等）
    unsigned encoding:4;
    
    // 3. LRU时间：24位，用于LRU/LFU淘汰策略（记录最后一次访问时间）
    unsigned lru:24;
    
    // 4. 引用计数：用于内存管理（对象共享、GC）
    int refcount;
    
    // 5. 指针：指向实际数据（根据encoding指向不同结构）
    void *ptr;
} robj;

健空间

redis 服务器的存储链路是分层设计的，核心层级如下：

redisServer（Redis 服务器）
  └── redisDb[]（数据库数组，默认 16 个，索引 0~15）
       └── dict（键空间，存储该数据库所有 key-value）
            └── dictht[2]（两个哈希表，用于渐进式 rehash）
                 └── dictEntry[]（哈希表节点数组）
                      └── dictEntry（单个键值对节点）
                           ├── key（SDS，键）
                           ├── v.val（redisObject*，值）
                           └── next（哈希冲突链指针）

这里需要注意 dictht 的 table 是 dictEntry[] 哈希表节点数组

数据结构

String 类型编码

Redis 字符串类型的编码选择是自动完成的，核心依据是「值的类型」和「值的长度」。 REDIS_ENCODING_INT（整数编码）和 REDIS_ENCODING_RAW（普通 SDS 编码），还有一个中间优化编码 REDIS_ENCODING_EMBSTR（优化的 SDS 编码）—— 这三个编码共同构成了 Redis 字符串的完整编码体系。

1、三种字符串编码的定义

编码类型	宏定义	底层存储形式	核心特点
整数编码	`REDIS_ENCODING_INT`	`redisObject` 的 `ptr` 字段直接存整数（不是指针！）	无需额外内存，性能最高
优化 SDS 编码	`REDIS_ENCODING_EMBSTR`	`redisObject` 和 SDS 是连续内存块（一次内存分配）	减少内存碎片，适合短字符串
普通 SDS 编码	`REDIS_ENCODING_RAW`	`redisObject` 和 SDS 是分开的内存块（两次内存分配）	灵活，适合长字符串

2、三种字符串编码如何自动选择

1、优先判断：是否使用 REDIS_ENCODING_INT，条件：value 是整数，且必须在 long 类型 范围内。（范围：-2^63 ~ 2^63-1），主义 value 可以是字符串形式的整数，如 "123"。

127.0.0.1:6379> SET int_key 123
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING int_key
"int"  # 满足条件，用 INT 编码

127.0.0.1:6379> SET neg_int_key -456
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING neg_int_key
"int"  # 负整数也满足，用 INT 编码

不满足条件的情况（不用 INT）：

情况 1：值不是整数（如 "hello"、"123abc"）；
情况 2：是整数，但超过 long 范围（如 "12345678901234567890"，共 20 位，超过 2^63-1）。

2、不满足 INT 时，判断用 EMBSTR 还是 RAW

如果值不满足 INT 编码的条件，Redis 会进一步判断字符串长度，选择 EMBSTR 或 RAW：

编码类型	选择条件
`REDIS_ENCODING_EMBSTR`	字符串长度 ≤ 44 字节（Redis 5.0+）；≤ 39 字节（Redis 5.0 之前）
`REDIS_ENCODING_RAW`	字符串长度 > 44 字节（Redis 5.0+）；> 39 字节（Redis 5.0 之前）

⚠️，这里的 44 不一定是对的，在官方提供的 8.2.1 版本的 redis 上测试，发现阈值为 34 字节，也即 <= 34 个字节使用 embstr 编码。但这并不影响实际性能，有一个公式：EMBSTR 最大字符串长度 = jemalloc 小内存块大小 redisObject 大小 SDS 头大小 不同版本的 Redis 中，redisObject 大小、SDS 头大小、jemalloc 的内存块大小都可能变化，导致阈值不同。

Redis 默认使用 jemalloc 作为内存分配器，jemalloc 的小内存块大小是固定的（如 8、16、32、48、64 字节等）

为什么是 44 字节（Redis 5.0+）？

这是 Redis 的内存优化设计：

redisObject 占 16 字节；
EMBSTR 用的是 sdshdr8（SDS 的最小头结构），占 1 字节；
字符串内容最多 44 字节；
总大小：16 + 1 + 44 = 61 字节，刚好能放进 jemalloc 的 64 字节内存块（避免内存碎片）。

127.0.0.1:6379> SET embstr_key "hello world"  # 长度 11 ≤ 44
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING embstr_key
"embstr"  # 用 EMBSTR 编码

127.0.0.1:6379> SET raw_key "123456789012345678901234567890123456789012345"  # 长度 45 > 44
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING raw_key
"raw"  # 用 RAW 编码

127.0.0.1:6379> SET big_int_key 12345678901234567890  # 超过 long 范围
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING big_int_key
"embstr"  # 不满足 INT，长度 ≤44，用 EMBSTR

3、编码转换规则

Redis 的字符串编码不是永久的**，以下情况会触发编码转换：

`INT` → `RAW`/`EMBSTR` 的转换

触发条件（满足任一）：

条件 1：对 INT 编码的 key 执行了需要字符串操作的命令（如 APPEND、SETRANGE、GETRANGE 等）；
条件 2：值被修改为非整数或超过 long 范围的整数。

127.0.0.1:6379> SET int_key 123
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING int_key
"int"

127.0.0.1:6379> APPEND int_key "abc"  # 执行 APPEND，必须转成字符串
(integer) 6
127.0.0.1:6379> GET int_key
"123abc"
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING int_key
"embstr"  # 转成 EMBSTR（长度 ≤44）

`EMBSTR` → `RAW` 的转换

触发条件（满足任一）：

条件 1：对 EMBSTR 编码的 key 执行了修改命令（如 APPEND、SETRANGE 等）使长度 > 44 字节；
条件 2：字符串长度被修改为 > 44 字节。

127.0.0.1:6379> SET embstr_key "hello"
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING embstr_key
"embstr"

127.0.0.1:6379> APPEND embstr_key " world very long string that exceeds 44 bytes..."  # 长度超过 44
(integer) 50
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING embstr_key
"raw"  # 转成 RAW

4、字符串编码选择

1. 检查值是否是「可表示为 long 的整数」？
   ├─ 是 → 用 REDIS_ENCODING_INT
   └─ 否 → 进入下一步
   
2. 检查字符串长度？
   ├─ ≤44 字节（Redis 5.0+）→ 用 REDIS_ENCODING_EMBSTR
   └─ >44 字节 → 用 REDIS_ENCODING_RAW
   
3. 后续修改可能触发编码转换：
   ├─ INT → EMBSTR/RAW（执行字符串操作或值改变）
   └─ EMBSTR → RAW（执行修改操作或长度超过阈值）

用 OBJECT ENCODING key 命令查看某个 key 的底层编码，直观验证选择逻辑

前置基础：Redis 的对象系统 redisObject​

健空间​

数据结构​

String 类型编码​

1、 三种字符串编码的定义​

2、三种字符串编码如何自动选择​

为什么是 44 字节（Redis 5.0+）？​

3、编码转换规则​

INT → RAW/EMBSTR 的转换​

EMBSTR → RAW 的转换​

4、字符串编码选择​