Redis 底层数据结构与对象编码
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Redis 对外提供 String、Hash、List、Set、ZSet 等数据类型；内部并不是“一种类型固定一种结构”，而是通过 redisObject 记录逻辑类型、底层编码、LRU/LFU 信息和数据指针，根据元素数量、值大小及版本选择更节省内存或更适合更新的编码。
键空间 dict
key(SDS) ──► redisObject
├─ type：String / Hash / List / Set / ZSet ...
├─ encoding：int / embstr / raw / listpack / hashtable ...
├─ lru：淘汰或 LFU 相关信息
├─ refcount：引用计数
└─ ptr：指向真实数据编码会随 Redis 版本演进。旧资料常见
ziplist、quicklist + ziplist；新版本更多使用listpack。理解设计动机比死记版本阈值更重要，具体阈值以当前redis.conf和OBJECT ENCODING key为准。
SDS：动态字符串
Redis 的 key、普通字符串值和协议缓冲区广泛使用 SDS（Simple Dynamic String），而不是直接把 C 字符串当作唯一表示。
| 机制 | 作用 |
|---|---|
| 保存长度 | STRLEN 获取长度为 O(1)，不必扫描到 \0 |
| 保存容量 | 拼接前检查剩余空间，减少重复分配 |
| 二进制安全 | 内容可包含 \0，长度不依赖终止符 |
| 预分配/惰性释放 | 降低连续增长、缩短时的内存分配次数 |
| 多种 header | 按字符串大小使用不同字段宽度，减少小字符串元数据开销 |
String 常见编码：
int：可直接表示为整数的值；embstr：较短字符串，对象头和 SDS 一次连续分配，缓存局部性好；raw：较长或修改后的字符串，对象与 SDS 分开管理。
dict：键空间与哈希表
Redis 数据库键空间本质上是字典；Hash、Set 等在元素较多时也可使用哈希表。典型哈希表通过桶数组定位，再处理哈希冲突。
渐进式 rehash
如果一次性把大量元素从旧表搬到新表，主线程会产生明显停顿。Redis 扩缩容时同时保留两张表，并维护迁移游标：
- 为新表分配更合适的容量；
- 后续增删改查顺带迁移少量桶；
- 查找期间同时检查旧表与新表；
- 旧表全部迁完后释放，完成切换。
后台空闲维护也会推进 rehash。渐进式迁移把一次 O(N) 工作摊到多次操作，但迁移期间会短暂占用两张表的内存。
listpack、quicklist 与整数集合
listpack
listpack 是一段紧凑的连续内存，元素相邻存放并自描述长度。它省去了大量指针和独立对象开销，适合元素少、值小的 Hash/ZSet 等；缺点是中间插入删除可能移动内存，元素变多后操作成本上升。
quicklist
List 需要两端快速插入，又不能让每个小元素都承担链表节点开销。quicklist 将多个紧凑节点串成双向链表：
[listpack] ⇄ [listpack] ⇄ [listpack]它在“连续内存的节省空间”和“链表的局部修改能力”之间折中，并可对中间节点压缩。
intset
Set 全部是整数且规模较小时可使用 intset：有序、连续存储，并按能容纳最大整数的宽度整体升级。加入非整数或规模超过阈值后，通常转为哈希表；这种编码转换一般不可逆。
ZSet：跳表 + 字典
元素较多时，ZSet 通常同时维护：
- dict：
member → score，按成员查分数接近 O(1)； - skiplist：按
(score, member)排序，支持范围与排名操作，平均 O(log N)。
跳表通过多层前进指针跨越节点，达到类似平衡树的查找效率，实现和并发调试相对直观。范围查询定位起点后，可沿最底层顺序遍历。
小 ZSet 使用紧凑编码以节省内存，超过元素数量或值长度阈值后再转为跳表相关编码。
编码转换与排查命令
TYPE mykey
OBJECT ENCODING mykey
MEMORY USAGE mykey
DEBUG OBJECT mykey # 生产环境谨慎开放 DEBUG| 现象 | 底层原因 |
|---|---|
| 小 Hash 很省内存 | 元素可连续存于 listpack，指针和对象头少 |
| Hash 突然变大 | 超过阈值后转为 hashtable，换取更稳定的增删改查 |
| 大 List 两端操作快 | quicklist 支持头尾节点局部修改 |
| ZSet 排名高效 | skiplist 维护有序关系，dict 加速成员定位 |
| rehash 偶有额外开销 | 操作同时查询两张表并推进桶迁移 |
生产中不要依赖某个固定编码完成业务语义；编码是内部实现，升级版本或修改阈值后可能变化。