学习笔记-Redis设计与实现-简单动态对象(simple dynamic string, SDS)

njsuntop

简单动态对象(simple dynamic string, SDS)

C字符串只会作为字符串字面量(string literal)用在一些无须对字符串进行修改的地方，不如打印日志

　　redisLog(REDIS_WARNING, "Redis is now ready to exit, byebye…");

当Redis需要的不仅仅是一个字符串字面量，而是一个可以被修改的字符串时，Redis就会使用SDS来表示字符串值

SDS还被用作缓冲区(buffer)

　　AOF模块中的AOF缓冲区
　　客户端状态中的输入缓冲区
SDS的定义

　　这个结构体的长度是4+4+6=14个字节
SDS与C字符串的区别
常数复杂度获取字符串长度

C获取字符串长度的复杂度为O(N)，SDS长度复杂度为O(1)

设置和更新SDS长度的工作是由SDS的API在执行时自动完成的，使用SDS无须进行任何手动修改长度的工作（修改长度且向修改后的SDS填充数据时，应该是比C复杂的？）

使用SDS，Redis将获取字符串长度所需的复杂付从O(N)降低到了O(1)，确保了获取字符串长度的工作不会成为Redis的性能瓶颈

杜绝缓冲区溢出

SDS的控件分配策略完全杜绝了发生缓冲区溢出的可能性：当SDS API需要对SDS进行修改时，API会先检查SDS的空间是否满足修改所需的要求，如果不满足的话，API会自动将SDS的空间扩展至执行修改所需的大小，然后才执行实际的修改问题

注意：sdscat不仅对SDS进行了拼接操作，还为SDS分配了与当前len相同的未使用空间。

减少修改字符串时带来的内存重分配次数
　　SDS通过未使用空间借出了字符串长度和底层数组长度之间的关联。通过未使用空间，SDS实现了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略。
空间预分配
　　空间预分配用于优化SDS的字符串增长操作：当SDS的API对一个SDS进行修改，并且需要对SDS进行空间扩展的时候，程序不仅会未SDS分配修改所必须的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间：

修改后，SDS的len=1MB，程序会分配1MB的未使用空间。

　　在扩展SDS空间之前，SDS API会先检查未使用空间是否足够，如果足够的话，就会·直接使用未使用空间，而无需执行内存重分配。
　　通过这种预分配策略，SDS将连续增长N次字符串所需的内存重分配次数从必定N次降低为最对N次。
惰性空间释放

惰性空间释放用于优化SDS的字符串缩短操作：当SDS的API需要缩短SDS保存的字符串时，程序并不立即使用内存重分配操作来回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，并等待将来使用

通过惰性空间释放策略，SDS避免了缩短字符串时所需要的内存重分配操作，并为将来可能有的增长操作提供了优化。

SDS提供相应的API，在有需要时，真正释放SDS的未使用空间，不用担心惰性空间释放策略会造成内存浪费。

二进制安全

SDS得API都是二进制安全得的binary-safe)，所有SDS API都会以处理二进制得方式来处理SDS存放在buf数组里得数据，程序不会对其中得数据做任何限制、过滤、或者假设，数据在写入时是什么样得，它被读取时就是什么样的。

SDS的buf属性称为字节数组，用它来保存一系列二进制数据。

通过使用二进制安全的SDS，使得Redis不仅可以保存文本数据，还可以保存任意格式的二进制数据。

兼容部分C字符串函数

SDS的API都是二进制安全的，并遵循C字符串以空字符结尾的惯例，这是为了让保存文本数据的SDS可以重用一部分库定义的函数。

总结

SDSAPI

重点回顾

Redis只会使用C字符串作为字面量，在大多数情况下，Redis使用SDS(Simple Dynamic String，简单动态字符串)作为字符串表示。

比起C字符串，SDS具有以下有点：

常数复杂度获取字符串长度

杜绝缓冲区溢出

减少修改字符串长度时所需的内存重分配次数

二进制安全

兼容部分C字符串函数