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Redis的跳表优势分析

时间:2023-06-29 00:23:25 Redis

Redis是一个高性能的键值型数据库,它支持多种数据类型,其中有序集合(sorted set)是一种可以存储分数和成员的数据类型,它可以对成员按照分数进行排序,也可以对分数范围进行查询。有序集合的底层数据结构是跳表(skiplist),而不是更常见的B+树。那么,Redis为什么用跳表不用B+树呢?

跳表是一种基于链表的数据结构,它通过在链表上增加多级索引,来提高查找、插入和删除的效率。跳表的平均时间复杂度和B+树都是O(logn),但是跳表的实现比B+树简单得多,也更容易调试和维护。跳表还有一些其他的优点,比如:

1.跳表可以支持并发操作,因为它不需要全局锁或者平衡操作,只需要对局部节点进行加锁即可。

2.跳表可以动态地调整索引层数,根据数据量的增减来增加或减少索引节点,从而保持高效的查找性能。

3.跳表可以方便地实现范围查询,因为它可以通过索引快速定位到目标区间的起始节点,然后顺序遍历链表即可。

B+树也是一种常用的索引数据结构,它是B树的变种,它将所有的值都存储在叶子节点上,而非叶子节点只存储键。B+树相比于B树,有以下几个优点:

1.B+树可以减少磁盘IO次数,因为非叶子节点不存储值,所以每个节点可以存储更多的键,从而降低树的高度。

2.B+树可以支持顺序访问,因为叶子节点之间通过指针相连,形成一个有序链表,可以方便地进行范围查询和排序。

3.B+树可以更好地利用缓存,因为经常访问的值都存储在叶子节点上,而叶子节点又靠近根节点,所以有更高的命中率。

那么,既然B+树也有这么多优点,为什么Redis还是选择了跳表呢?这主要是因为Redis有一些特殊的需求和场景,比如:

1.Redis需要支持多种类型的查询,除了范围查询外,还有按照排名查询、按照分数查询、求交集并集等操作。这些操作在跳表上实现起来比较简单和高效,在B+树上则需要额外的逻辑和开销。

2.Redis需要支持高并发和高可用性,因此它需要避免复杂的锁机制和平衡操作。跳表天然地支持并发操作,而B+树则需要在插入和删除时进行分裂和合并操作,这会增加锁的粒度和竞争,也会影响性能和稳定性。

3.Redis需要尽量减少内存占用,因为它是一个内存数据库,内存是它最宝贵的资源。跳表相比于B+树,可以更灵活地分配和回收内存,因为它的节点大小不固定,可以根据需要动态调整。而B+树的节点大小则是固定的,通常要求是磁盘块的整数倍,这会造成内存的浪费和碎片。