Redis学习笔记 - 有序集合对象zset

￡神魔★判官ぃ 2021-12-14 12:37 932阅读 0赞

参考：<<Redis设计与实现>>

*  注：这本书是基于Redis3.0版本写的，和后面的版本有点差异

有序集合对象的编码是：

*  ziplist
 *  skiplist

### 一、有序集合对象的编码 ###

#### 1.1 ziplist编码 ####

ziplist编码的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现，每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员（member），第二个元素保存元素的分值（score）。

压缩列表内的集合元素按分值从小到大排序，分值较小的元素被放置在靠近表头的位置，分值较大的元素被放置在靠近表尾的位置。

示例：

redis> zadd price 8.5 apple 5.0 banana 6.0 cherry

如果price键的值对象使用的是ziplist编码，值对象、以及对象使用的压缩列表如下图所示：  
![ziplist编码的有序集合对象][ziplist]  
![有序集合元素在压缩列表中按分值从小到达排列][20190704231439714.png]

#### 1.2 skiplist编码 ####

skiplist编码的有序集合对象使用zset结构作为底层实现，一个zset结构同时包含一个字典和一个跳跃表。

（1）zsl跳跃表  
zset结构中的zsl跳跃表按分值从小到大保存了所有集合元素，每个跳跃表节点都保存了一个集合元素：

*  跳跃表节点的object属性保存了元素的成员
 *  跳跃表节点的score属性保存了元素的分值

通过这个跳跃表，程序可以对有序集合进行范围型操作，比如zrank、zrange等命令就是基于跳跃表api来实现的。

（2）dict字典  
zset结构中的dict字典为有序集合创建了一个从成员到分值的映射，字典中的每个键值对都保存了一个集合元素：

*  字典的键保存了元素的成员
 *  字典的值保存了元素的分值

通过这个字典，程序可以用O(1)复杂度查找给定成员的分值，zscore命令根据这一特性实现的。

注：跳跃表和字典两种数据结构会通过指针共享相同元素的成员和分值。

（3）使用skiplist编码的有序集合对象、对象所使用的zset结构如下图所示：  
![skiplist编码的有序集合对象][skiplist]

skiplist编码的有序集合对象

![有序集合对象同时被保存在字典和跳跃表中][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

有序集合对象同时被保存在字典和跳跃表中

### 二、编码的转换 ###

有序集合对象同时满足以下2个条件时，对象使用ziplist编码，否则使用skiplist编码。

*  有序集合保存的元素数量小于128个
 *  有序集合保存的所有元素成员的长度都小于64字节

注：上面的128、64阈值是可以修改的，可以查看`zset-max-ziplist-entries`和`zset-max-ziplist-value`选项。

redis> config get zset-max-ziplist-entries
    1) "zset-max-ziplist-entries"
    2) "128"
    redis> config get zset-max-ziplist-value
    1) "zset-max-ziplist-value"
    2) "64"

#### 2.1 ziplist -> skiplist ####

当使用ziplist编码的对象所需的两个条件任意一个不满足时，都会执行编码转换工作，将原本存储在压缩列表里面的所有集合元素转移到zset里，并将编码改为skiplist。

（1）元素数量超过阈值

临时设置`zset-max-ziplist-entries`为4进行测试。

redis> config set zset-max-ziplist-entries 4
    OK
    redis> zadd nums 1 1 2 2 3 3 4 4
    (integer) 4
    redis> object encoding nums
    "ziplist"
    redis> zadd nums 5 5
    (integer) 1
    redis> zcard nums
    (integer) 5
    redis> object encoding nums
    "skiplist"

（2）元素成员过长

临时设置`zset-max-ziplist-value`为4进行测试。

redis> config set zset-max-ziplist-value 4
    OK
    redis> zadd strs 1 a 2 bb 3 ccc 4 dddd
    (integer) 4
    redis> object encoding strs
    "ziplist"
    redis> zadd strs 5 eeeee
    (integer) 1
    redis> object encoding strs
    "skiplist"

[ziplist]: /images/20211214/311c39cb8d60456e8174fec67bafb2eb.png
[20190704231439714.png]: /images/20211214/d69e60b0cac84b059d968cc880a762c9.png
[skiplist]: /images/20211214/63994b12aa914a51bbbf2629d1a71bc8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211214/8fcc55b89f984061a2acf3d5d88c53c8.png