Redis實現(xiàn)了不定長壓縮前綴的radix tree，用在集群模式下存儲slot對應(yīng)的的所有key信息。本文將詳述在Redis中如何實現(xiàn)radix tree。

核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

raxNode是radix tree的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體如下代碼所示：

typedef struct raxNode {uint32_t iskey:1; uint32_t isnull:1; uint32_t iscompr:1; uint32_t size:29; unsigned char data[]; } raxNode;

• iskey：表示這個節(jié)點是否包含key

  • 0：沒有key
  • 1：表示從頭部到其父節(jié)點的路徑完整的存儲了key，查找的時候按子節(jié)點iskey=1來判斷key是否存在
• isnull：是否有存儲value值，比如存儲元數(shù)據(jù)就只有key，沒有value值。value值也是存儲在data中
• iscompr：是否有前綴壓縮，決定了data存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
• size：該節(jié)點存儲的字符個數(shù)

• data：存儲子節(jié)點的信息

• • iscompr=0：非壓縮模式下，數(shù)據(jù)格式是：[header strlen=0][abc][a-ptr][b-ptr][c-ptr](value-ptr?)，有size個字符，緊跟著是size個指針，指向每個字符對應(yīng)的下一個節(jié)點。size個字符之間互相沒有路徑聯(lián)系。
  • iscompr=1：壓縮模式下，數(shù)據(jù)格式是：[header strlen=3][xyz][z-ptr](value-ptr?)，只有一個指針，指向下一個節(jié)點。size個字符是壓縮字符片段

Rax Insert

以下用幾個示例來詳解rax tree插入的流程。假設(shè)j是遍歷已有節(jié)點的游標(biāo)，i是遍歷新增節(jié)點的游標(biāo)。

場景一：只插入abcd

z-ptr指向的葉子節(jié)點iskey=1，使用了壓縮前綴。

場景二：在abcd之后插入abcdef

從abcd父節(jié)點的每個壓縮前綴字符比較，遍歷完所有abcd節(jié)點后指向了其空子節(jié)點，j = 0， i < len(abcded)。
查找到abcd的空子節(jié)點，直接將ef賦值到子節(jié)點上，成為abcd的子節(jié)點。ef節(jié)點被標(biāo)記為iskey=1，用來標(biāo)識abcd這個key。ef節(jié)點下再創(chuàng)建一個空子節(jié)點，iskey=1來表示abcdef這個key。

場景三：在abcd之后插入ab

ab在abcd能找到前兩位的前綴，也就是i=len(ab)，j < len(abcd)。
將abcd分割成ab和cd兩個子節(jié)點，cd也是一個壓縮前綴節(jié)點，cd同時被標(biāo)記為iskey=1，來表示ab這個key。
cd下掛著一個空子節(jié)點，來標(biāo)記abcd這個key。

場景四：在abcd之后插入abABC

abcABC在abcd中只找到了ab這個前綴，即i < len(abcABC)，j < len(abcd)。這個步驟有點復(fù)雜，分解一下：

• step 1：將abcd從ab之后拆分，拆分成ab、c、d 三個節(jié)點。
• step 2：c節(jié)點是一個非壓縮的節(jié)點，c掛在ab子節(jié)點上。
• step 3：d節(jié)點只有一個字符，所以也是一個非壓縮節(jié)點，掛在c子節(jié)點上。
• step 4：將ABC 拆分成了A和BC， A掛在ab子節(jié)點上，和c節(jié)點屬于同一個節(jié)點，這樣A就和c同屬于父節(jié)點ab。
• step 5：將BC作為一個壓縮前綴的節(jié)點，掛在A子節(jié)點下。
• step 6：d節(jié)點和BC節(jié)點都掛一個空子節(jié)點分別標(biāo)識abcd和abcABC這兩個key。

場景五：在abcd之后插入Aabc

abcd和Aabc沒有前綴匹配，i = 0，j = 0。
將abcd拆分成a、bcd兩個節(jié)點，a節(jié)點是一個非壓縮前綴節(jié)點。
將Aabc拆分成A、abc兩個節(jié)點，A節(jié)點也是一個非壓縮前綴節(jié)點。
將A節(jié)點掛在和a相同的父節(jié)點上。
同上，在bcd和abc這兩個節(jié)點下掛空子節(jié)點來分別表示兩個key。

Rax Remove

刪除

刪除一個key的流程比較簡單，找到iskey的節(jié)點后，向上遍歷父節(jié)點刪除非iskey的節(jié)點。如果是非壓縮的父節(jié)點并且size > 1，表示還有其他非相關(guān)的路徑存在，則需要按刪除子節(jié)點的模式去處理這個父節(jié)點，主要是做memove和realloc。

合并

刪除一個key之后需要嘗試做一些合并，以收斂樹的高度。
合并的條件是：

• iskey=1的節(jié)點不能合并
• 子節(jié)點只有一個字符
• 父節(jié)點只有一個子節(jié)點（如果父節(jié)點是壓縮前綴的節(jié)點，那么只有一個子節(jié)點，滿足條件。如果父節(jié)點是非壓縮前綴的節(jié)點，那么只能有一個字符路徑才能滿足條件）

結(jié)束語

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原文鏈接
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Redis radix tree源码解析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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