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title: "Redis 进阶：数据结构底层实现与集群方案"
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date: "2026-05-20"
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category: "数据库"
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tags: ["Redis", "缓存", "数据结构"]
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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
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### 1.1 简单动态字符串（SDS）
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Redis 没有使用 C 语言的字符串，而是自己实现了 SDS：
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- 二进制安全
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- 杜绝缓冲区溢出
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- 获取字符串长度 O(1)
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- 空间预分配和惰性释放
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### 1.2 压缩列表（ziplist）
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连续内存块组成的顺序存储结构，节约内存：
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[zlbytes][zltail][zllen][entry...][zlend]
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```
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当列表元素较少或元素较小时使用。Redis 7.0 后被 listpack 替代。
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### 1.3 跳跃表（skiplist）
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有序集合的底层实现之一，平均 O(log n) 的查找效率：
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```c
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typedef struct zskiplistNode {
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sds ele; // 成员对象
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double score; // 分值
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zskiplistNode *backward; // 后退指针
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zskiplistLevel {
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zskiplistNode *forward;
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unsigned long span;
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} level[];
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} zskiplistNode;
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```
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## 二、持久化机制
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### 2.1 RDB
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快照方式，将某一时刻的内存数据写入磁盘：
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save 900 1 # 900秒内至少1个key变化
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save 300 10 # 300秒内至少10个key变化
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```
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### 2.2 AOF
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记录每次写操作命令，重启时重放：
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- `appendfsync always` — 每条命令都同步
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- `appendfsync everysec` — 每秒同步（推荐）
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- `appendfsync no` — 由操作系统决定
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> 生产环境建议 RDB + AOF 同时开启，取长补短。
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## 三、集群方案
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### 3.1 哨兵模式
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监控主节点，自动故障转移。最少需要 3 个哨兵节点。
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### 3.2 Cluster 集群
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数据分片，16384 个哈希槽分布在多个节点。支持水平扩展。
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## 四、总结
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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。
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