1、Redis设计SDS的背景

优化C语言char* 字符数组的不足

  • 操作效率低：获取长度需遍历，O(N)复杂度

  • 二进制不安全：无法存储包含 \0 的数据（char* 数组用’\0’ 表述字符串结束 ）

2、SDS数据结构

SDS 结构中记录了字符数组 使用的长度和分配的空间大小，避免了对字符串的遍历操作，可以直接获取到字符串的长度len,降低了操作开销 （空间换时间)

1
2
3
4
5
6
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* 字符数组现有长度（uint8_t 是8位无符号整形，占用1字节）*/ 
    uint8_t alloc; /* 字符数组的已分配空间，不包括结构体和0结束字符*/
    unsigned char flags; /* SDS类型*/
    char buf[]; /*字符数组*/
};
  1. flags表示SDS的类型，一共有5种类型 sdshdr5(已废弃)、sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64, 区别：不同类型SDS结构中len和alloc这俩个元数据的数据类型不同（类型sdshdr8 表示 字符数组长度(包括最后一位0)不超过256字节(2^8)

​ SDS设计不同的结构头（即不同类型），是为了能灵活保存不同大小的字符串，从而有效节省内存空间(因为保存不同大小的字符串时，结构头占用的内存空间也不一样，保存较小的字符串时，结构头也就占用较小的空间)

  1. attribute ((packed))的作用: 告诉编译器，在编译sdshdr8结构时，不要使用字节对齐的方式，而是**采用紧凑的方式分配内存-按实际占用的字节数,**来实现紧凑型内存布局，达到节省内存的目的

​ (字节对齐的方式: 这是因为在默认情况下，编译器会按照8字节对齐的方式，给变量分配内存。也就是说，即使一个变量的大小不到8个字节，编译器也会给它分配8个字节**)**

3、SDS的优势

  • 操作效率高：获取长度无需遍历，O(1)复杂度

  • 二进制安全：因单独记录长度字段，所以可存储包含 \0 的数据

  • 兼容 C 字符串函数，可直接使用字符串 API

  • 采用紧凑的方式分配内存

  • 内存预分配：SDS 扩容，会多申请一些内存（小于 1MB 翻倍扩容，大于 1MB 按 1MB 扩容）

  • 避免频繁的内存分配：SDS 缩容，不释放多余的内存，下次使用可直接复用这些内存 (这种策略，是以多占一些内存的方式，换取「追加」操作的速度,内存预分配策略，详细逻辑可以看 sds.c的 sdsMakeRoomFor 函数)