源码 4:风驰电掣 —— 探索「快速列表」内部 Redis 早期版本存储 list 列表数据结构使用的是压缩列表 ziplist 和普通的双向链表 linkedlist,也就是元素少时用 ziplist,元素多时用 linkedlist。

// 链表的节点 struct listNode { listNode prev; listNode next; T value; } // 链表 struct list { listNode head; listNode tail; long length; } 考虑到链表的附加空间相对太高,prev 和 next 指针就要占去 16 个字节 (64bit 系统的指针是 8 个字节),另外每个节点的内存都是单独分配,会加剧内存的碎片化,影响内存管理效率。后续版本对列表数据结构进行了改造,使用 quicklist 代替了 ziplist 和 linkedlist。

rpush codehole go java python (integer) 3 debug object codehole Value at:0x7fec2dc2bde0 refcount:1 encoding:quicklist serializedlength:31 lru:6101643 lru_seconds_idle:5 ql_nodes:1 ql_avg_node:3.00 ql_ziplist_max:-2 ql_compressed:0 ql_uncompressed_size:29 注意观察上面输出字段 encoding 的值。quicklist 是 ziplist 和 linkedlist 的混合体,它将 linkedlist 按段切分,每一段使用 ziplist 来紧凑存储,多个 ziplist 之间使用双向指针串接起来。

struct ziplist { … } struct ziplist_compressed { int32 size; byte[] compressed_data; } struct quicklistNode { quicklistNode prev; quicklistNode next; ziplist zl; // 指向压缩列表 int32 size; // ziplist 的字节总数 int16 count; // ziplist 中的元素数量 int2 encoding; // 存储形式 2bit,原生字节数组还是 LZF 压缩存储 … } struct quicklist { quicklistNode head; quicklistNode* tail; long count; // 元素总数 int nodes; // ziplist 节点的个数 int compressDepth; // LZF 算法压缩深度 … } 上述代码简单地表示了 quicklist 的大致结构。为了进一步节约空间,Redis 还会对 ziplist 进行压缩存储,使用 LZF 算法压缩,可以选择压缩深度。

每个 ziplist 存多少元素? quicklist 内部默认单个 ziplist 长度为 8k 字节,超出了这个字节数,就会新起一个 ziplist。ziplist 的长度由配置参数list-max-ziplist-size决定。

Lists are also encoded in a special way to save a lot of space.

The number of entries allowed per internal list node can be specified

as a fixed maximum size or a maximum number of elements.

For a fixed maximum size, use -5 through -1, meaning:

-5: max size: 64 Kb <— not recommended for normal workloads

-4: max size: 32 Kb <— not recommended

-3: max size: 16 Kb <— probably not recommended

-2: max size: 8 Kb <— good

-1: max size: 4 Kb <— good

Positive numbers mean store up to exactly that number of elements

per list node.

The highest performing option is usually -2 (8 Kb size) or -1 (4 Kb size),

but if your use case is unique, adjust the settings as necessary.

list-max-ziplist-size -2 压缩深度

quicklist 默认的压缩深度是 0,也就是不压缩。压缩的实际深度由配置参数list-compress-depth决定。为了支持快速的 push/pop 操作,quicklist 的首尾两个 ziplist 不压缩,此时深度就是 1。如果深度为 2,就表示 quicklist 的首尾第一个 ziplist 以及首尾第二个 ziplist 都不压缩。

扩展阅读 《ziplist、linkedlist 和 quicklist 的性能对比》