redis源碼分析教程之壓縮鏈表ziplist詳解-創新互聯

前言

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壓縮列表（ziplist）是由一系列特殊編碼的內存塊構成的列表，它對于Redis的數據存儲優化有著非常重要的作用。這篇文章總結一下redis中使用非常多的一個數據結構壓縮鏈表ziplist。該數據結構在redis中說是無處不在也毫不過分，除了鏈表以外，很多其他數據結構也是用它進行過渡的，比如前面文章提到的SortedSet。下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧。

一、壓縮鏈表ziplist數據結構簡介

首先從整體上看下ziplist的結構，如下圖：

壓縮鏈表ziplist結構圖

可以看出字段很多，字節大小也不同，但這也就是壓縮鏈表的精髓所在了，我們依次總結一下。

 

字段	含義
zlbytes	該字段是壓縮鏈表的第一個字段，是無符號整型，占用4個字節。用于表示整個壓縮鏈表占用的字節數（包括它自己）。
zltail	無符號整型，占用4個字節。用于存儲從壓縮鏈表頭部到最后一個entry（不是尾元素zlend）的偏移量，在快速跳轉到鏈表尾部的場景使用。
zllen	無符號整型，占用2個字節。用于存儲壓縮鏈表中包含的entry總數。
zlend	特殊的entry，用來表示壓縮鏈表的末尾。占用一個字節，值恒為255。

總結為ziplist的頭跟尾，下面再總結一下重中之重的entry字段。

一般來說，一個entry由prevlen，encoding，entry-data三個字段組成，但當entry是個很小的整數時，會根據編碼省略掉entry-data字段。下面依次進行總結：

首先是字段prevlen：表示前一個entry的長度，有兩種編碼方式。

• 當長度小于255字節時，用一個字節存儲。
• 當長度大于等于255時，用五個字節進行存儲，其中第一個字節會被設置為255表示前一個entry的長度由后面四個字節表示。

然后是字段encoding：它會根據當前元素內容的不同會采用不同的編碼方式，如下：

1、如果元素內容為字符串，encoding的值分別為：

00xx xxxx ：00開頭表示該字符串的長度用6個bit表示。

01xx xxxx | xxxx xxxx ：01開頭表示字符串的長度由14bit表示，這14個bit采用大端存儲。

1000 0000 | xxxx xxxx | xxxx xxxx | xxxx xxxx | xxxx xxxx ：10開頭表示后續的四個字節為字符串長度，這32個bit采用大端存儲。

2、如果元素內容為數字，encoding的值分別為：

1100 0000：表示數字占用后面2個字節。

1101 0000：表示數字占用后面4個字節。

1110 0000：表示數字占用后面8個字節。

1111 0000 ：表示數字占用后面3個字節。

1111 1110 ：表示數字占用后面1個字節。

1111 1111 ：表示壓縮鏈表中最后一個元素（特殊編碼）。

1111 xxxx ：表示只用后4位表示0~12的整數，由于0000，1110跟1111三種已經被占用，也就是說這里的xxxx四位只能表示0001~1101，轉換成十進制就是數字1~13，但是redis規定它用來表示0~12，因此當遇到這個編碼時，我們需要取出后四位然后減1來得到正確的值。

最后是字段entry-data：如果元素的值為字符串，則保存元素本身的值。如果元素的值為很小的數字（按上面編碼規則即0~12），則沒有該字段。

壓縮鏈表的編碼非常復雜，但這也正是該數據結構的精髓所在，一起來看一個例子吧：

注：這個例子是redis源碼中提到的

//由元素2，5組成的壓縮鏈表
[0f 00 00 00] [0c 00 00 00] [02 00] [00 f3] [02 f6] [ff]
 |  |  | | | |
 zlbytes zltail entries "2" "5" end
//字符串"Hello World"編碼后的內容
[02] [0b] [48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64]

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轉載來源：http://m.kartarina.com/article26/cddijg.html

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