Redis CAP理论、数据类型、详细讲解
一、知识点
1、CAP理论
C:Consistency（强一致性）
A:Availability（可用性）
P:Partition tolerance（分区容错性）
CAP理论就是说在分布式存储系统中，最多只能实现上面的两点。
Redis（CP单线程）zookeeper CP
2、redis数据类型
都⽤过哪些数据类型？分别介绍下使⽤场景？
2.1、Spring：字符串
内部数据结构
在Redis内部，String类型通过int、SDS(simple dynamic string 简单动态字符串)作为结构存储，int用来存放整型数据，sds存放字节/字符串和浮点型数据。在C的标准字符串结构下进行了封装，用来提升基本操作的性能，同时也充分利用已有的C的标准库，简化实现逻辑。我们可以在redis的源码中【sds.h】中看到sds的结构如下；
typedef char *sds;
redis3.2分支引入了五种sdshdr类型，目的是为了满足不同长度字符串可以使用不同大小的Header，从而节省内存，每次在创建一个sds时根据sds的实际长度判断应该选择什么类型的sdshdr，不同类型的sdshdr 占用的内存空间不同。这样细分一下可以省去很多不必要的内存开销，下面是3.2的sdshdr定义
Len：已使用长度
Alloc：总长度
Flags:1字节标识当前类型
Buf[]：柔性数据，存放数据
len和alloc的类型不同(uint8、uint16、uint32、uint64)
如果是type5并且是空字符串，强制转化为type8，避免后期扩容引响性能。
SDS扩容：
1、获取当前可用空间长度avail，若大于等于新增长度addlen则无需扩容，直接返回
2、若avail小于addlen，len+addlen<1M，则按新长度的2倍扩容
3、若avail小于addlen，len+addlen>1M，则按新长度+1M
redis五种数据结构4、根据新长度选择sds类型，如果sds类型和原类型相同，则通过realloc扩大柔性数组
5、如果sds类型和原类型不相同，则malloc重新申请内存，并把原buf内容移动到新位置
6、对新串的属性进行赋值后返回
2.2、Hash：哈希结构(map)
数据结构
map提供两种结构来存储，一种是hashtable、另一种是ziplist，数据量小的时候用ziplist. 在redis中，哈希表分为三层，源码地址【dict.h】，分别是
dictEntry相当于JAVA中的NODE、dictht->数组、dict->hashMap
2.3、list：链表
内部数据结构
redis3.2之前，List 类型的value 对象内部以linkedlist(双向链表)或者ziplist 来实现， 当list 的元素个数和单个元素的长度比较小的时候，Redis 会采用ziplist （压缩列表）来实现来减少内存占用。否则就会采用linkedlist 结构。
这两种存储方式都有优缺点，双向链表在链表两端进行push 和pop 操作，在插入节点上复杂度比较低，
但是内存开销比较大；ziplist存储在一段连续的内存上，所以存储效率很高，但是插入和删除都需要频繁申请和释放内存；
redis3.2之后，采用的一种叫quicklist的数据结构来存储list，列表的底层都由quicklist实现。
quicklist仍然是一个双向链表，只是列表的每个节点都是一个ziplist，其实就是linkedlist和ziplist的结合，quicklist中每个节点ziplist都能够存储多个数据元素，在源码中的文件为【quicklist.c】，在源码第一行中有解释为：A doubly linked list of ziplists意思为一个由ziplist组成的双向链表；
quickList的数据存储由quicklist和quicklistNode构成。
压缩列表的设计思想
1、Redis为了节约内存而创造的存储结构。
2、连续的内存，元素与元素之间没有空隙。
3、encoding既存类别也存长度。
4、并不存储前后节点的指针，通过长度来计算出前后节点的位置。
5、zlentry的解码存储。
Redis采用的压缩算法是LZF，这是一种无损压缩算法进一步的节省空间
2.4、Set：集合
内部数据结构
Set在的底层数据结构以intset或者hashtable来存储。当set中只包含整数型的元素时，采用intset来存储，否则，采用hashtable存储，但是对于set来说，该hashtable的value值用于为NULL。通过key来存储元素
整数集合(intset)是一个有序的、存储整型数据的结构。
Set类型存储元素为64位有符号整数且存储个数小于512（配置）个时使用该结构存储。
encoding的编码类型：
length：元素个数
element[] 柔性数组根据encoding来决定几个字节来存一个元素
2.5、Sorted Set：有序集合
内部数据结构
zset类型的数据结构就比较复杂一点，内部是以ziplist或者skiplist+hashtable来实现，这里面最核心的一个结构就是skiplist，也就是跳跃表
Redis中的跳跃表实现：zskiplistNode
跳跃表节点管理：zskiplist
zskiplistNode *header *tail：头节点和尾节点
length：跳跃表长度（不包括头节点）
level：跳跃表高度
跳跃表的优势
既有链表快速插入的优势，又有数组快速定位的优势，对于有序链表查询优化，相比与平衡树(AVL、RBT)来说，更容易实现，从内存占用上来说，skiplist比平衡树更灵活一些（每节点平均1.33个指针）
2.6、（流）Stream(redis 5之后出现的)
紧凑列表listpack和基数树RaxTree

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