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title: "Redis 进阶：数据结构底层实现与集群方案"
date: "2026-05-20"
category: "数据库"
tags: ["Redis", "缓存", "数据结构"]
excerpt: "从 SDS、ziplist、skiplist 等底层数据结构讲起，到 RDB/AOF 持久化、哨兵模式、Cluster 集群。"
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## 一、底层数据结构

### 1.1 简单动态字符串（SDS）

Redis 没有使用 C 语言的字符串，而是自己实现了 SDS：

- 二进制安全
- 杜绝缓冲区溢出
- 获取字符串长度 O(1)
- 空间预分配和惰性释放

### 1.2 压缩列表（ziplist）

连续内存块组成的顺序存储结构，节约内存：

```
[zlbytes][zltail][zllen][entry...][zlend]
```

当列表元素较少或元素较小时使用。Redis 7.0 后被 listpack 替代。

### 1.3 跳跃表（skiplist）

有序集合的底层实现之一，平均 O(log n) 的查找效率：

```c
typedef struct zskiplistNode {
    sds ele;          // 成员对象
    double score;     // 分值
    zskiplistNode *backward;  // 后退指针
    zskiplistLevel {
        zskiplistNode *forward;
        unsigned long span;
    } level[];
} zskiplistNode;
```

## 二、持久化机制

### 2.1 RDB

快照方式，将某一时刻的内存数据写入磁盘：

```
save 900 1    # 900秒内至少1个key变化
save 300 10   # 300秒内至少10个key变化
```

### 2.2 AOF

记录每次写操作命令，重启时重放：

- `appendfsync always` — 每条命令都同步
- `appendfsync everysec` — 每秒同步（推荐）
- `appendfsync no` — 由操作系统决定

> 生产环境建议 RDB + AOF 同时开启，取长补短。

## 三、集群方案

### 3.1 哨兵模式

监控主节点，自动故障转移。最少需要 3 个哨兵节点。

### 3.2 Cluster 集群

数据分片，16384 个哈希槽分布在多个节点。支持水平扩展。

## 四、总结

理解底层数据结构有助于合理选择数据类型和预估内存占用。生产环境要做好持久化和高可用方案。