Redis 字符串sds学习笔记

设计目标与背景

Redis 的 SDS（Simple Dynamic String）是替代 C 原生字符串的核心数据结构，解决了传统 C 字符串的三大痛点：

1. ​缓冲区溢出风险：C 字符串拼接时需手动管理内存
2. ​长度计算低效：strlen() 需要 O(n) 遍历
3. ​二进制不安全：无法存储包含空字符的数据

SDS 结构解析

Redis 3.2 后采用柔性数组成员优化后的结构：

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len;        // 已用长度
    uint8_t alloc;      // 总分配空间（不含header）
    unsigned char flags;// 类型标识（低3位）
    char buf[];         // 柔性数组成员
};

• 类型分级：sdshdr5（淘汰）/8/16/32/64，根据长度自动选择
• ​内存对齐：使用 packed 取消结构体对齐，节省内存
• ​空间预分配：扩容时按需分配，<1MB 时加倍，free = len，≥1MB 时加 1MB，free= 1M

核心特性

1. ​二进制安全：通过 len 字段记录长度，允许存储任意二进制数据
2. ​惰性空间释放：缩短时不立即回收内存，等待后续复用
3. ​常数级操作：
   • O(1) 获取字符串长度
   • 自动扩容保障追加操作效率
4. ​兼容 C 标准：保留 null-terminated 特性，可直接使用部分 C 函数

应用场景

1. 字符串存储（SET/GET 命令底层实现）
2. AOF 缓冲区和客户端输入缓冲区
3. 保存二进制数据（如图片哈希值）
4. 高效执行 APPEND 等字符串操作

性能优势对比

操作	C 字符串	SDS
strlen()	O(n)	O(1)
append 操作	O(n)	O(n)均摊
缓冲区安全	否	是
内存分配次数	每次修改	预分配优化

学习总结

SDS 作为 Redis 的基础数据结构，通过空间预分配、类型分级、柔性数组成员等设计，在内存效率与操作性能之间达到平衡。其设计思想对理解 Redis 的高性能特性具有重要意义，建议通过阅读 sds.h/sds.c 源码深入学习具体实现细节。