面试题：Redis RDB文件中数据类型的存储特征

Question

请阐述Redis RDB文件中常见数据类型（如字符串、哈希、列表、集合、有序集合）在文件中的存储特征，包括数据结构表示、编码方式等方面。

Answer 1

字符串

1. 数据结构表示：
   • 在RDB文件中，字符串对象以简单动态字符串（SDS）的形式存储。SDS结构包含长度信息，以便快速获取字符串长度，而不需要遍历整个字符串。
   • 对于小于等于20字节的字符串，会直接以紧凑格式存储在RDB文件中。
2. 编码方式：
   • INT编码：如果字符串内容是整数值，并且这个整数值可以用64位有符号整数表示，Redis会将其编码为INT，直接存储整数值，这样可以节省空间。
   • RAW编码：对于一般的字符串，采用RAW编码，即将SDS内容直接写入RDB文件，包括长度和实际内容。

哈希

1. 数据结构表示：
   • RDB文件中哈希对象存储为一系列键值对。哈希对象内部使用字典结构来存储这些键值对，字典的每个节点包含键和值的指针。
   • 在RDB文件中，先存储哈希对象的元素个数，然后依次存储每个键值对。
2. 编码方式：
   • HT编码：当哈希对象的键值对数量较多，或者键值对中的键或值长度较长时，采用哈希表（HT）编码。这种编码方式使用字典结构来存储键值对，通过哈希函数来快速定位键值对。
   • ZIPLIST编码：当哈希对象的键值对数量较少（默认小于等于512个），并且键值对中的键和值长度较短（小于64字节）时，采用压缩列表（ZIPLIST）编码。ZIPLIST是一种紧凑的、连续内存存储结构，通过特殊的编码格式将多个键值对存储在一起，以节省空间。

列表

1. 数据结构表示：
   • RDB文件中列表对象存储为一系列元素。列表对象在Redis内部可以由双向链表或压缩列表实现。
   • 在RDB文件中，先存储列表的长度，然后依次存储每个元素。
2. 编码方式：
   • LINKEDLIST编码：当列表元素较多，或者元素长度较长时，采用双向链表（LINKEDLIST）编码。双向链表每个节点包含前驱和后继指针以及元素值，便于在列表两端进行插入和删除操作。
   • ZIPLIST编码：当列表元素较少（默认小于等于512个），并且元素长度较短（小于64字节）时，采用压缩列表（ZIPLIST）编码，与哈希对象的ZIPLIST编码类似，通过紧凑的连续内存结构存储元素以节省空间。

集合

1. 数据结构表示：
   • RDB文件中集合对象存储为一系列成员。集合对象在Redis内部使用哈希表或整数集合实现。
   • 在RDB文件中，先存储集合的元素个数，然后依次存储每个成员。
2. 编码方式：
   • HT编码：当集合成员数量较多，或者成员为非整数值时，采用哈希表（HT）编码。哈希表通过哈希函数快速定位成员，实现快速的添加、删除和查找操作。
   • INTSET编码：当集合成员数量较少（默认小于等于512个），并且所有成员都是整数值，且这些整数值都可以用16位有符号整数表示时，采用整数集合（INTSET）编码。INTSET是一种紧凑的、有序的整数集合结构，通过特殊的编码格式存储整数，以节省空间。

有序集合

1. 数据结构表示：
   • RDB文件中有序集合对象存储为一系列成员及其分数。有序集合对象在Redis内部使用跳跃表和哈希表实现。
   • 在RDB文件中，先存储有序集合的元素个数，然后依次存储每个成员及其分数。
2. 编码方式：
   • SKIPLIST编码：当有序集合成员数量较多，或者成员长度较长时，采用跳跃表（SKIPLIST）和哈希表结合的编码方式。跳跃表用于实现有序集合的排序功能，通过多层链表结构实现快速的范围查询；哈希表用于快速定位成员，通过哈希函数实现快速的查找操作。
   • ZIPLIST编码：当有序集合成员数量较少（默认小于等于128个），并且成员长度较短（小于64字节）时，采用压缩列表（ZIPLIST）编码。在压缩列表中，按照分数从小到大存储成员及其分数，以紧凑的方式存储有序集合数据。