七、原理解析

1. 数据结构

1.1 动态字符串SDS

为什么预分配？

Linux分成了用户空间和内存空间的，应用程序无法直接操作硬件，需要和Linux内核进行交互，用户态切换到内核态，申请内存

学习 Linux 时，经常可以看到两个词：User space（用户空间）和 Kernel space（内核空间）。

简单说，Kernel space 是 Linux 内核的运行空间，User space 是用户程序的运行空间。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不受影响。

注：虚拟内存被操作系统划分成两块：内核空间和用户空间，内核空间是内核代码运行的地方，用户空间是用户程序代码运行的地方。当进程运行在内核空间时就处于内核态，当进程运行在用户空间时就处于用户态。

相关🔗 https://www.linuxprobe.com/linux-kernel-user-space.html

1.2 InSet

问题： 上图的 5 10 20 都可以用一个字节表示 为什么要采用占两个字节的(INTSET_ENC_INT16)?\

为了方便inset基于数组角标去寻找， C语言基于指针(8字节大小的整数，映射到内存空间【类似内存地址】)查找

起始地址 + （元素大小 * 角标）

1.3 Dict

using namespace std;
#define Start 1
int main()
{
    for (int i = Start; i <=9 ; ++i) {
        for (int j = 1; j <= i; ++j) {
            cout << "|" << j << "*" << i << "=" << i*j << "|  ";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

1.4 ZipList

1、SDS 动态字符串

优点解析

• 二进制安全

C语言的字符串[0个字节的无符号指针指向的char数组]是根据 \0结尾 内容无法容纳\0而SDS 是根据 len 长度判断字符串的 而扩容时不包括 \0 且C的字符串每次更改都是新的常量池

2、InSet

有序/内容倒序扩容 为了扩容(或者说扩容编码长度)防止先放比较小的数据 伸展(右边补0)导致后面准备放其他数据的字节位被占满，也就是先将大得数据放置到准备的位置 而扩容前将要添加的数据在扩容(改变编码 )之后添加

注意 判断的数据大小是所占用的比特位 也就是所负数所占用的字节是可以比正数大的，正数插入元素角标位置不变，负数向后移动一位

类似于TreeSet

根据len 可以根据公式 startIndex + (index * typesize)很快找到前后元素

适用于数据量少 多了便会慢 数组形式[连续内存空间]

3、Dict

初始化数组最小是4 size为2^n sizemask为2^n-

4. ZipList

Dict不是连续性的 每个entity都是独立的 使用了大量指针 查询快但是内存占用大，可能造成大量的内存碎片

类似于链表，节点找中间的节点性能慢，但是舍弃了指针，占用内存空间更小，节点数会做限制，总节点长度 和节点数是小端字节序表示，低位在前

连续锁更新问题

假如说现在有几个连续且节点长度都是250～253的节点，他们记录前一个节点都是用一个字节表示，因为没超过254，这时有一个超过254字节插入到队首，那么之前的头节点表示上一个节点长度的所使用的字节数就要从1变成5 导致本身超过超过254字节数，导致后面几个节点超过阈值随之更新，申请内存空间切换态消耗很大

1.5 QuickList

1.6 SkipList

查询效率非常高 可以允许32级指针 理论上说也就是 2^32 个元素

1.7 RedisObject

1.8 五种数据结构

1、String

如果小于44字节

小于44字节所采用的编码是 SDS_TYPE_8 RedisObject和SDS 加在一起刚好64字节 redis底层内存分配的算法 jemalloc(https://blog.csdn.net/MOU_IT/article/details/118460045)

会以2^n 内存分配 而64正好是一个内存分片的大小不会产生碎片

相关文章 https://blog.csdn.net/weixin_41231928/article/details/120589257

• https://baijiahao.baidu.com/s?id=1703450897541081806&wfr=spider&for=pc

“一个字节有8位,每一位两种状态1或者0计算机储存数据是以二进制的方式,有一位为符号位,所以最大数为01111111转化为十进制数为127。若无符号,最大数为11111111转化为十进制为255。”

2、 List

3、 Set

4、 ZSet

5、 Hash

、、

2. 网络模型

1、用户空间和内核空间

2、阻塞IO

3、 非阻塞IO

4、 IO多路复用

相关链接

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/126278747
• https://blog.csdn.net/shawntime/article/details/115089947
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/272891398

select

https://blog.csdn.net/youyou1543724847/article/details/83445226

poll

epoll

5、 多路复用通知机制

6、IO多路复用web服务流程

7、 信号驱动IO 与 异步IO

7、Redis网络模型

3. Redis通信协议

1、 RESP协议

2、 模拟客户端

SocketChannel channel = SocketChannel.open();
ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocate(96);
channel.connect(new InetSocketAddress("localhost",6379));
allocate.put("*3\r\n$3\r\nset\r\n$4\r\nname\r\n$6\r\n张三\r\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
allocate.flip();
channel.write(allocate);
allocate.clear();
channel.read(allocate);
allocate.flip();
int limit = allocate.limit();
byte[] bytes = new byte[limit];
for (int i = 0; i < limit; i++) {
    bytes[i] = allocate.get();
}
System.out.println(new String(bytes)); // 输出 [+OK]

4、Redis内存策略

1、内存过期

2、内存淘汰

配色与插件