Redis内部数据结构总结（5）skiplist

redis的sorted set 底层是由skiplist,dict,ziplist来实现的。

在reids.config中有两个配置

zset-max-ziplist-entries 128
zset-max-ziplist-value 64

         sorted set是一个有序集合，当数据较少时，sorted set是由一个ziplist来实现的。

        当数据多的时候，sorted set是由一个zset来实现的，它包括dict和一个skiplist。其中dict用来查询data到score的关系，而skiplist用来根据score做范围查找。

        这个配置的意思是当sorted set中的元素个数的数目超过128即ziplist数据项超过256的时候。或者sorted set中插入的任意数据长度超过64的时候，sorted set从ziplist转为zset。

        redis的skiplist是做了优化了的的跳跃表。

        哈希表，平衡树和跳跃表都可以用来查询。其中平衡树和跳跃表有序，哈希表无序。因此哈希表上只能做单个的key查找。不能做范围查找。做范围查找的时候，平衡树比跳跃表复杂，平衡树的插入和删除可能会引发子树的调整，而redis改进后的跳跃表插入和删除只需要修改相邻节点的指针。

        跳跃表是一个有序链表。传统的链表查找从头开始逐个查找，时间复杂度为O(n),插入数据会有相同的查找过程。跳跃表是在每隔2个节点之间增加指针，指针指向下下个节点，新增指针形成新的链表。并且可以以同样的方式增加指针形成第三层链表。这种方式提高了查询速度，上面每一层链表长度是下面一层的一半，查找起来类似二分查找，查找的复杂度降到了O(log n)。但是这种方式在增加和删除节点的时候要调整所有层的链表。而redis对跳跃表进行了改动，其skiplist的每个节点的层数是随机出来的，修改的时候只修改变动节点前后的指针，不需要对其他节点进行调整。这样就降低了插入和删除操作的复杂度，使其skiplist的性能优于平衡树。

       而且，redis的skiplist的第一层链表是个双向链表，这样可以方便以倒序方式搜索。

例如：

zsccore，根据key查询score,由dict完成。时间复杂度为O(1) 。

zrevrank,查看key的排名，先由dict中由数据查到分数，再拿分数到skiplist中查出排名。时间复杂度为O(log n)。

zrevrange,查看排行榜，由ziplist完成。时间复杂度为O(log (n)+M),M为查询返回的元素个数。

下面是zset的定义：

typedef struct zset {
    dict *dict;
    zskiplist *zsl;
} zset;

skiplist的定义：

#define ZSKIPLIST_MAXLEVEL 32
#define ZSKIPLIST_P 0.25

typedef struct zskiplistNode {
    robj *obj;
    double score;
    struct zskiplistNode *backward;
    struct zskiplistLevel {
        struct zskiplistNode *forward;
        unsigned int span;
    } level[];
} zskiplistNode;

typedef struct zskiplist {
    struct zskiplistNode *header, *tail;
    unsigned long length;
    int level;
} zskiplist;