Redis底层存储结构一---Redis中Key-Value中的Key
- 1、什么是SDS？
- 2、为什么要用SDS？
- 3、SDS的三大特性
- 3.1、二进制安全的数据结构
- 3.2、提供了内存的预分配机制，避免了频繁的内存分配
- 3.3、兼容C语言的函数库
- 4、SDS在各个版本的数据结构
- 4.1、SDS在3.2之前的样子（包含3.2）
- 4.2、SDS在3.2之后的样子
- 5、Redis服务端如何区分该字符串用哪一个数据结构
简介：
首先我们直到Redis的数据存储是以Key-Value的形式来存储的，这个和我们Java中的map很类似，这篇博客我们就来讲一讲Redis的Key-Value存值形式的Key。
其实Redis中所有的Key都是一种字符串的形式，就比如说下图所示，我们无论怎么去设置它的Key，虽然我们看起来有整型值或者浮点值等等，在Redis的服务端全部都存储的字符串类型：
然而，我们知道Redis的底层是C语言写的，C语言表示一个字符串是用字符数组来表示的，但是直接用C语言的字符数组来表示的话，会出现很多问题，所以Redis搞出来了一个SDS的字符串，类似与我么java搞出来的String，这个会出现什么问题呢，具体在为什么要搞出这个SDS的地方来说。
接下来我们就来详细介绍一下SDS：
1、什么是SDS？
SDS 全程是 simple dynamic string （简单的动态字符串），是 Redis 提供的一个存储字符串的变量类型。
2、为什么要用SDS？
有人会说，Redis的底层是以C语言来写的，C语言也可以表示字符串，可以使用字符数组，但是为什么Redis不直接C语言的字符数组呢，而需要自己定义一个 SDS 的变量类型来存储呢，我想原因可能是这样的：
原因：首先 Redis 是一个中间件，它对接的语言有很多，比如Java，C#，Go，PHP语言，它接收到的数据请求也不一定规范，都是从客户端发过来的，可能是以流（字节流）或者其它形式发过来的。
3、SDS的三大特性
3.1、二进制安全的数据结构
Redis是以（key-value）形式存数据的一个数据库，底层开发语言是C语言，Redis在存储数据时，所有的key都是以字符串的形式存储的，我们的C语言表示一个字符串是以下面的形式表示的，一个字符数组，如下代码所示：
// C语言在默认读取这个字符串时，字符串后面应该还有个结尾符，\0
char str[] = "ale";那么问题就来了，如果传入的这个key或者Value本身中间就有\0呢，那么这个时候直接就用C语言的字符数组去截取的话，就会丢失掉\0后面的数据。
所以，SDS就有一个len属性，一个buffer属性，len表示字符长度，buffer存储数据。
sds:
len: 8
char buf[] = "ale\0lele"3.2、提供了内存的预分配机制，避免了频繁的内存分配
为什么说SDS是动态的字符串呢，请看下面：
sds:
free: 2
len: 8
char buf[] = "ale\0lele"按照上面这个字符串来说呢，现在这个字符串的总长度为10，用了8个字节，现在空闲空间还剩两个字节。如果说我现在要把这个字符串改变为 ale\0lele123 ，这就是11个字节，相当于在原有的基础上增加了3个字节，但是由于只剩下两个字节的空闲空间了，所以说不够，这个时候 SDS 会有自己的扩容机制，会先new一个新字符串长度的2倍的空间，然后再将需要赋值的字符串赋值进去，这个时候新字符串就变成了下面这个样子。
sds:
free: 9
len: 11
char buf[] = "ale\0lele123"如果再次需要赋值 ale\0lele123456 ，需要增加3个字节，发现原先的剩余空间还有9个字节，够用，直接赋值即可。
注意：当len的长度大于1M之后，也就是1024 * 1024，扩容机制将不会是原来的2倍，而是每次在新的字符串长度上增加1M。
3.3、兼容C语言的函数库
为什么会说兼容了C语言的函数库呢，因为SDS在获取到值之后，会自动往字符串的最后面加上\0，所以格式就和C语言的字符串格式就一致了，就兼容了C语言的函数库。
4、SDS在各个版本的数据结构
4.1、SDS在3.2之前的样子（包含3.2）
Redis3.2版本之前的数据结构大体就是如下所示：
sds:
len: 8
char buf[] = "ale\0lele"4.2、SDS在3.2之后的样子
数据结构产生变化的原因：通常情况下，SDS中的len和free会占4个字节，但是我们的真实数据中一般的数据也就几百个字节，4个字节，232可以表示42亿多的数据，很显然，这样表示的话很浪费资源。
改变：3.2之后，我们根据字符串的长度，新增加了更多的表示方法。
如下图所示：
alloc - len就是我们上面说的free
每一个长度的字串alloc和len所占的长度都不一样，
类型 | 长度 |
char | 1个字节，8个bit位 |
uint8_t | 1个字节，8个bit位 |
uint16_t | 2个字节，16个bit位 |
uint32_t | 3个字节，32个bit位 |
uint64_t | 4个字节，64个bit位 |
5、Redis服务端如何区分该字符串用哪一个数据结构
当我们在客户端给Redis传入一个字符串，Redis是如何知道它用哪个数据结构来存储吗，其实都是在这个flag上面体现的，在4.2中我们可以看到3.2之后就增加了这个flags标识位，flags中有一个type，用3个bit位表示，来区分用哪个数据结构，flags的图示如下：
