Redis SDS预分配大小

在Redis中，SDS（Simple Dynamic String）是一种用于表示字符串的数据结构。为了提高性能和减少内存碎片，Redis对SDS的内存分配进行了优化，采用了预分配大小的策略。

SDS的结构

在讨论预分配大小之前，我们先了解一下SDS的结构。SDS由一个len字段和一个buf字段组成。len存储了字符串的长度，buf指向实际存储字符串的地方。SDS的长度可以随着字符串的变化而动态增长或缩小。

// SDS的结构
struct sdshdr {
    int len;        // 字符串的长度
    char buf[];     // 字符串的内容
};

SDS的预分配

为了减少内存分配的开销，Redis通过预分配的方式来优化SDS的内存分配。当我们需要给一个SDS分配内存时，Redis会额外为SDS分配一块大小为len+1的空间。这样，当字符串的长度增加时，不需要每次都进行内存分配，可以直接使用预分配的空间，提高效率。

预分配大小的计算方式为：

  • 如果字符串长度小于1MB，则向上取整到最近的2^n，其中n是大于等于log2(len+1)的最小整数。
  • 如果字符串长度大于等于1MB，则向上取整到最近的1MB的倍数。

下面是一个根据字符串长度计算预分配大小的示例代码：

def calculate_pre_alloc_size(length):
    if length < 1024 * 1024:
        n = 0
        while (1 << n) < (length + 1):
            n += 1
        return 1 << n
    else:
        return ((length + 1024 * 1024 - 1) // (1024 * 1024)) * (1024 * 1024)

SDS的使用示例

下面是一个使用SDS的代码示例，展示了如何创建一个SDS并使用预分配大小：

def create_sds(string):
    length = len(string)
    pre_alloc_size = calculate_pre_alloc_size(length)

    sds = bytearray(pre_alloc_size)
    sds[:length] = bytes(string, 'utf-8')
    sds[length] = 0

    return sds

s = create_sds("Hello, Redis!")
print(s)

在上面的示例中，我们首先计算了字符串的长度length，然后根据length计算了预分配大小pre_alloc_size。接着，我们创建了一个长度为pre_alloc_size的字节数组sds，并将字符串的内容拷贝到sds中。最后，我们在sds的最后一个字节处添加了一个空字符，以表示字符串的结束。

通过使用预分配大小，我们可以减少字符串长度增加时的内存分配次数，提高Redis的性能。

总结

Redis通过预分配大小的方式优化了SDS的内存分配。通过预分配一块额外的空间，可以减少字符串长度增加时的内存分配次数，提高性能。在实际使用中，我们可以根据字符串的长度来计算预分配大小，并在创建SDS时使用预分配大小。

flowchart TD
    A[开始] --> B[计算字符串长度]
    B --> C[计算预分配大小]
    C --> D[创建SDS]
    D --> E[使用SDS]
    E --> F[结束]

参考资料：

  • [Redis Data Types](
  • [Redis源码分析之SDS预分配策略](