【Redis】压缩列表

1、背景

ziplist（压缩列表）是redis中一种特殊编码的双向链表数据结构，主要用于存储小型列表和哈希表。它通过紧凑的内存布局和特殊的编码方式来节省内存空间。

2、压缩列表

【1】底层结构

ziplist并不是一个显式的c结构体，而是通过紧凑的字节数组来实现的。它没有传统的struct定义，而是通过内存布局和偏移量来管理数据，其结构如下：

//ziplist整体结构
<zlbytes> <zltail> <zllen> <entry> <entry> ... <entry> <zlend>

字段含义如下：

字段	大小（字节）	说明
zlbytes	4	整个ziplist占用的内存字节数（uint32_t）
zltail	4	最后一个entry的偏移量（uint32_t）
zllen	2	entry的数量（uint16_t），如果超过2^16-1，需要遍历整个ziplist才能获取准确数量
entry	变长	存储的实际数据项
zlend	1	固定值0xFF，表示ziplist结束

每个entry的存储方式如下：

<prevlen> <encoding> <entry-data>

字段含义如下：

字段	大小	说明
prevlen	1或5字节	前一个entry的长度（用于方向遍历）
encoding	1、2或5字节	当前entry的数据类型和长度
entry-data	变长	实际存储的数据

可以看到encoding和entry-data的长度是可变的，prevlen的编码规则如下：

1、如果前一个entry的长度 < 254字节，则prevlen占用1字节（直接存储长度值）。
2、如果前一个entry的长度 >= 254字节，则prevlen占用5字节（第一个字节是0xFE,后4字节存储实际长度）。

encoding的编码规则如下：

1、如果数据类型为整数，就使用1字节编码。
2、如果数据类型为字符串，就根据字符串长度大小使用1、2、5字节编码。

【2】特性

ziplist的特性如下：

特性	描述
内存紧凑	通过特殊编码减少内存使用
双向遍历	支持从前往后和从后往前遍历
变长编码	根据数据大小使用不同长度的编码
自动升级	当数据超过阈值时会自动转换为其它结构
连续内存	所有数据存储在连续内存块中
无指针	使用偏移量而非指针，节省空间

【3】优缺点

ziplist的优缺点如下：

优点	缺点
内存效率高，节省空间	插入/删除操作可能导致连锁更新
缓存局部性好	查找效率O(n)，不适合大数据量
减少内存碎片	修改操作可能需要重新分配内存
适合小数据量存储	编码/解码需要额外CPU开销
自动转换机制	最大长度有限制（默认64KB）