Redis 中的 Ziplist 和 Quicklist 是两种用于优化内存使用和提高性能的数据结构，分别用于实现列表（List）和哈希表（Hash）等数据类型。以下是它们的特点和设计原理。
1. Ziplist（压缩列表）
特点
- 紧凑的内存布局：
Ziplist是一种紧凑的、连续内存存储的数据结构，将所有元素紧密排列在一起，减少了内存碎片和指针开销。
- 节省内存：
Ziplist使用变长编码存储数据，根据数据的大小动态选择最紧凑的编码方式，进一步节省内存。
- 支持多种数据类型：
Ziplist可以存储字符串、整数等多种类型的数据。
- 双向遍历：
Ziplist支持从前往后和从后往前的双向遍历。
数据结构
Ziplist 的内存布局如下：
| zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | ... | entryN | zlend |zlbytes：整个Ziplist占用的字节数。zltail：最后一个元素的偏移量，用于快速定位尾部。zllen：元素的数量（如果元素数量超过 65535，则遍历整个列表计算数量）。entryX：每个元素的存储结构，包括前驱长度（prevlen）、编码（encoding）和实际数据（entry-data）。zlend：列表结束标志（固定值 255）。
适用场景
- 用于存储小规模的列表或哈希表。
- 当列表或哈希表的元素数量较少且元素较小时，Redis 会使用
Ziplist来节省内存。
优点
- 内存占用低，适合存储小规模数据。
- 支持双向遍历，操作灵活。
缺点
- 插入和删除操作的时间复杂度为 O(N)，性能较差。
- 不适合存储大规模数据。
2. Quicklist（快速列表）
特点
- 基于 Ziplist 的链表：
Quicklist是一个双向链表，链表的每个节点是一个Ziplist。- 通过将多个
Ziplist连接起来，Quicklist既保留了Ziplist的内存紧凑性，又支持高效的插入和删除操作。
- 内存和性能的平衡：
Quicklist通过控制每个Ziplist的大小，在内存占用和操作性能之间取得平衡。
- 支持压缩：
Quicklist支持对节点进行 LZF 压缩，进一步减少内存占用。
数据结构
Quicklist 的内存布局如下：
| quicklistNode | -> | quicklistNode | -> | quicklistNode | -> ...每个 quicklistNode 包含：
- 一个
Ziplist。 - 指向前驱和后继节点的指针。
适用场景
- 用于存储大规模的列表。
- 当列表的元素数量较多或元素较大时，Redis 会使用
Quicklist来提高性能。
优点
- 内存占用较低，同时支持高效的插入和删除操作。
- 支持压缩，进一步优化内存使用。
- 适合存储大规模数据。
缺点
- 实现相对复杂，维护成本较高。
Ziplist 和 Quicklist 的对比
| 特性 | Ziplist | Quicklist |
|---|---|---|
| 内存布局 | 紧凑的连续内存存储 | 基于 Ziplist 的双向链表 |
| 内存占用 | 极低 | 较低，支持压缩 |
| 插入/删除性能 | O(N)，性能较差 | O(1) ~ O(N)，性能较好 |
| 适用场景 | 小规模列表或哈希表 | 大规模列表 |
| 压缩支持 | 不支持 | 支持 LZF 压缩 |
| 实现复杂度 | 简单 | 复杂 |
配置参数
Redis 提供了一些配置参数来控制 Ziplist 和 Quicklist 的使用：
Ziplist 相关参数
list-max-ziplist-size：列表使用Ziplist的最大元素数量或大小。hash-max-ziplist-entries：哈希表使用Ziplist的最大字段数量。hash-max-ziplist-value：哈希表使用Ziplist的最大字段值大小。
Quicklist 相关参数
list-max-ziplist-size：每个Quicklist节点中Ziplist的最大大小。list-compress-depth：Quicklist的压缩深度，表示从列表两端开始不压缩的节点数量。
总结
- Ziplist 是一种紧凑的、连续内存存储的数据结构，适合存储小规模数据，内存占用低，但插入和删除性能较差。
- Quicklist 是基于
Ziplist的双向链表，适合存储大规模数据，在内存占用和操作性能之间取得平衡，同时支持压缩。
Redis 通过 Ziplist 和 Quicklist 的组合，实现了列表和哈希表等数据类型的高效存储和操作。根据数据规模和性能需求，Redis 会自动选择合适的底层数据结构。
THE END
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