Redis SDS的5种类型

1. 结构概览与区别

为了极致地节省内存，Redis 开发者并没有使用一种通用的结构，而是根据字符串的长度，定义了五种不同的 Header 结构。这五种类型的核心区别在于：用于保存字符串长度（len）和分配空间（alloc）的变量类型不同。

类型	len变量类型	alloc变量类型	flags占用	最大容纳长度	Header自身占用
sdshdr5	无 (由 flags 位域存储)	无	1字节	31 字节	1字节
sdshdr8	uint8_t (1字节)	uint8_t（1字节）	1字节	255 字节	3字节
sdshdr16	uint16_t (2字节)	uint16_t（2字节）	1字节	64 KB	5字节
sdshdr32	uint32_t (4字节)	uint32_t（4字节）	1字节	4 GB	9字节
sdshdr64	uint64_t (8字节)	uint64_t（8字节）	1字节	$2^{64}-1$ 字节	17字节

⚠️：Header表示元数据信息，即为 flag + len + alloc （sdshd5没有 len 和 alloc）

2. sdshdr5：特殊的“超短”结构

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 1字节：高 5 位存储长度，低 3 位存储类型标识 */
    char buf[];
};

// flags: xxxxx000 ===> SDS_TYPE_5(xxxxx存储buf长度)

由于没有 alloc 字段，它无法记录剩余可用空间，因此不适合频繁修改的字符串。在 Redis 中，这种类型通常只用于只读的短键名。

3. sdshdr8/16/32/64：标准结构

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len;    /* 已使用的长度 */
    uint8_t alloc;  /* 已分配的总长度（不含头和结束符） */
    unsigned char flags; /* 低3位表示类型，高5位未使用 */
    char buf[];     /* 字符数组 */
};

// flags: 1 = 00000001 ===> SDS_TYPE_8
// flags: 2 = 00000010 ===> SDS_TYPE_16
// flags: 3 = 00000011 ===> SDS_TYPE_32
// flags: 4 = 00000100 ===> SDS_TYPE_64

__attribute__ ((__packed__))：这是 C 语言的一个特性，告诉编译器取消结构体对齐。这样 Header 就会紧凑排列，不会在变量之间插入填充字节，进一步压榨内存空间。

4. 为什么要分这么多类？

Redis 作为内存数据库，内存利用率是生命线。

1. 内存节省：如果你只需要存储一个长度为 10 的字符串，用 sdshdr8 只需要 3 字节的 Header；如果强制用 sdshdr64，光 Header 就要 17 字节。在拥有数亿个 Key 的环境下，这种差距会被放大到 GB 级别

2. 动态升级：当一个字符串因为追加（Append）操作而增长时，Redis 会检测当前 Header 是否还能容纳新长度。如果不够，Redis 会自动将其升级为更高阶的 SDS 类型

   注意⚠️：升级是单向的。 为了减少频繁内存重分配带来的开销，Redis 官方实现中，SDS 结构通常不会在字符串变小时自动“降级”。即使你把一个巨大的字符串截断得很短，它依然会保留之前的 Header 类型和已分配的内存，直到该 Key 被删除或重写。如果未来又要拼接这个字符串，这些多出来的空间就能派上用场。