Redis--SDS空间分配策略（len、free、buff[]）

SDS结构（简单动态字符串）

结构如下

struct  stdhdr {
   int len  //记录buff数组中已使用字节的数量
   int free //记录buff数组中未使用字节的数量
   char buff[] //字节数组，用于保存字符串
}

（1）free 属性为0,表示这个SDS没有分配任何未使用空间。

（2）len 属性为5,表示这个SDS保存着一个5字节长的字符串

（3）buf 属性是一个char类型的数组，数组的前五个字节分别保存了，'R' 'e' 'd' 'i' 's' ,而最后一个字节保存了空字符 '＼0' （以空字符结尾），最后一个空字节不计算在len属性里面。

SDS字符串和C字符串的区别

1.通过使用SDS字符串（len记录字符串长度），使得获取字符串长度的复杂度从O（N）变为O(1)

2.杜绝缓存区溢出，C字符串不记录自身长度，在拼接字符串时可能造成缓存区溢出

3.通过未使用空间free，减少修改字符串带来的内存重分配次数

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， 程序不仅会为 SDS 分配修改所必须要的空间， 还会为 SDS 分配额外的未使用空间。

其中， 额外分配的未使用空间数量由以下公式决定：

• 如果对 SDS 进行修改之后， SDS 的长度（也即是 len 属性的值）将小于 1 MB ， 那么程序分配和 len 属性同样大小的未使用空间， 这时 SDS len 属性的值将和 free 属性的值相同。 举个例子， 如果进行修改之后， SDS 的 len 将变成 13 字节， 那么程序也会分配13 字节的未使用空间， SDS 的 buf 数组的实际长度将变成 13 + 13 + 1 = 27 字节（额外的一字节用于保存空字符）。
• 如果对 SDS 进行修改之后， SDS 的长度将大于等于 1 MB ， 那么程序会分配 1 MB 的未使用空间。 举个例子， 如果进行修改之后， SDS 的 len 将变成 30 MB ， 那么程序会分配 1 MB 的未使用空间， SDS 的 buf 数组的实际长度将为 30 MB + 1 MB + 1 byte 。

通过空间预分配策略， Redis可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

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。