Redis 底层结构——String、Hash、List

Redis 系列 · 第 9/10 篇
上一篇：08 Redis Stack · 下一篇：10 底层 SET/ZSET

---

场景：面试加深理解

应用层操作 set k1 v1，底层如何存？本文剖析 redisObject、String（int/embstr/raw）、Hash（listpack/hashtable）、List（listpack/quicklist）。源码基于 Redis 7.2.5；7 用 listpack 替代 ziplist。

声明： 目标在面试与理解深度，非重写 Redis；源码仅摘要点。

---

一、整体：redisObject

OBJECT ENCODING key 查看底层编码；type key 看应用层类型。

set k1 v1
OBJECT ENCODING k1    # "embstr"

encoding 常量（server.h）： RAW、INT、HT、EMBSTR、QUICKLIST、LISTPACK、INTSET、SKIPLIST 等；ZIPLIST 等已废弃。

redisObject 结构：

struct redisObject {
    unsigned type:4;      // string/hash/list...
    unsigned encoding:4;  // int/embstr/raw/listpack...
    unsigned lru:LRU_BITS;
    int refcount;
    void *ptr;            // 指向真实数据结构
};

• type：应用类型
• encoding：底层实现
• ptr：实际数据

上层 vs 底层：非一一对应

set k2 1        -> encoding int
set k3 <长字符串> -> encoding raw

同一 string 类型可有 int、embstr、raw 多种 encoding。

DEBUG OBJECT（需 enable-debug-command yes）可看 refcount、serializedlength 等。

Redis 6 vs 7 底层对照（高频面试）：

类型	Redis 6	Redis 7
string	SDS	SDS
hash	hashtable+ziplist	hashtable+listpack
list	quicklist+ziplist	quicklist+listpack
set	intset+hashtable	intset+listpack+hashtable
zset	skiplist+ziplist	skiplist+listpack

---

二、String 详解

规则：

条件	encoding
可转 long 整数（≤20 位）	int，ptr 存整数
字符串且 len < 44 字节	embstr，SDS 与 robj 连续分配
字符串 ≥ 44 字节	raw，SDS 单独分配
0–999 小整数	共享缓存对象，免分配

源码：setCommand → tryObjectEncodingEx（object.c）。

int

ptr 直接存整数；1000 以内用预建共享对象。

embstr

createEmbeddedStringObject：SDS 紧挨 redisObject 分配，读缓存友好。
注意： APPEND 等修改会转 raw（SDS 不可变语义）。

SDS（Simple Dynamic String）

sds.h：按长度多种 header，len O(1) 取长度，避免 C 字符串 \0 歧义。

raw

大字符串单独分配 SDS，ptr 指向。

String 总结： 自适应 int / embstr / raw，对用户透明，节省内存与 CPU。

---

三、Hash 详解

规则： 元素少 → listpack；超阈值 → hashtable（只升不降）。

hash-max-listpack-entries 512   # 默认
hash-max-listpack-value 64      # 单值字节

hset user:1 id 1 name roy
OBJECT ENCODING user:1    # listpack
# 调小阈值或增大 field → hashtable

存储结构： field-value 序列 → dictEntry → dict（value 整体）。

hset → hashTypeTryConversion 按阈值选择编码。

listpack 与 ziplist

ziplist： 紧凑连续内存 + 变长 entry（prev_len、encoding、content）。
连锁更新： 前 entry 变长导致后续 prev_len 连锁扩容 → Redis 7 用 listpack（entry 记录自身长度，无连锁更新）。

Hash 总结：

1. 常态 listpack
2. entries>512 或 value>64B → hashtable
3. 不可逆降级

---

四、List 详解

默认 listpack；数据量大 → quicklist。

list-max-listpack-size -2   # 负数表节点字节上限（-2≈8KB），正数表元素个数
list-compress-depth 0       # 两端不压缩，中间可 LZF 压缩

lpush l1 a1
OBJECT ENCODING l1    # listpack
# 调 list-max-listpack-size 2，push 多个元素 → quicklist

源码： lpush → createListListpackObject → listTypeTryConvertListpack → 超阈值转 quicklist。

quicklist

动机： 纯 listpack（数组）中间插入慢；纯链表检索慢 → quicklist = 双向链表 + 每节点一个 listpack。

Redis 6 节点内为 ziplist，7 改为 listpack。

List 总结： 小 listpack，大 quicklist；参数控制切换阈值。

---

小结

• 一切皆 redisObject，encoding + ptr 多态
• String：int / embstr / raw + SDS
• Hash：listpack ↔ hashtable（阈值触发，不降级）
• List：listpack ↔ quicklist（结合数组与链表优点）

下一篇：Set、ZSet 与系列收束。