redis并发之跳表的实现

简介

跳表（Skip List）是一种用于实现有序集合（Sorted Set）的数据结构，在 Redis 中被广泛应用。跳表的设计旨在提供高效的有序集合操作，可以将跳表理解为基于二分查找的索引结构。跳表通过构建多层索引，每一层索引都是前一层索引的子集，形成一种分层递进的结构。每个索引节点中存储了对应层级的元素，通过这些索引节点可以快速定位到目标元素所在的区间，然后在目标区间内进行二分查找。

跳表的多层索引结构相当于在有序集合中建立了一系列的二分查找表，这样可以在进行查找操作时快速减少搜索范围，从而提高查找效率。

需要注意的是，跳表并不是严格意义上的二叉树，它的每个节点可以连接多个后继节点。每个节点的后继节点可能在当前层级之下的更低层级存在，这也是跳表相较于传统的二叉树结构的一种优化。

优点

查找效率高

跳表通过构建多层索引结构，可以在平均情况下实现对数时间复杂度的查找操作，使得在大规模有序数据集中的查找操作非常高效。

插入和删除效率高

跳表在插入和删除元素时，不需要像平衡二叉树那样进行平衡调整，只需更新相应的索引即可，因此插入和删除操作的效率也较高。

简单易实现

相对于平衡二叉树等复杂的数据结构，跳表的实现较为简单，不需要进行复杂的平衡调整操作，因此易于理解和实现。

空间效率较高

跳表的空间占用相对较小，它通过索引层的构建来提供高效的查找，而实际存储数据的节点数量相对较少，节省了空间开销。

缺点

空间占用

跳表相对于普通的链表结构会占用更多的额外空间，因为要构建多层索引结构。

维护代价

当有序集合中的元素发生变动（插入、删除等操作）时，跳表需要维护索引结构的完整性，这可能会导致一定的额外开销。

Redis配置

在 Redis 中，跳表（Skip List）的配置是通过 redis.conf 配置文件中的参数来实现的。跳表是 Redis 用于实现有序集合（Sorted Set）的数据结构。

要配置 Redis 的跳表，需要编辑 redis.conf 文件并修改以下参数：

zset-max-ziplist-entries

这个参数控制了跳表节点（node）所能容纳的最大元素数量。默认值为 128，可以根据需要进行调整。较大的值可以提高有序集合的插入和删除操作的性能，但会增加内存消耗。

zset-max-ziplist-value

这个参数控制了跳表节点（node）中每个元素所能占用的最大字节数。默认值为 64，可以根据需要进行调整。较大的值可以容纳更大的有序集合元素，但会增加内存消耗。

zset-max-ziplist-size

这个参数控制了整个跳表节点（node）所能占用的最大字节数。默认值为 8 KB，可以根据需要进行调整。较大的值可以容纳更多的有序集合元素，但会增加内存消耗。

请注意，修改 redis.conf 文件后，需要重新启动 Redis 服务器才能使配置生效。

另外，Redis 还提供了其他一些与有序集合相关的配置参数，例如 zset-max-ziplist-level、zset-max-ziplist-compression 等，用于进一步调整有序集合的性能和内存消耗。您可以根据具体需求参考 Redis 的官方文档或配置文件中的注释，了解更多关于跳表和有序集合的配置参数和说明。

示例

# 跳表节点所能容纳的最大元素数量
zset-max-ziplist-entries 512

# 跳表节点中每个元素所能占用的最大字节数
zset-max-ziplist-value 128

# 整个跳表节点所能占用的最大字节数
zset-max-ziplist-size 16kb

# 跳表节点的最大层数
zset-maxlevel 32

# 是否开启有序集合压缩
zset-compression yes

# 有序集合压缩阈值
zset-compression-threshold 100

# 是否开启有序集合后台重写
zset-rewrite yes

# 有序集合后台重写触发阈值
zset-rewrite-entries 10000

# 有序集合后台重写触发时的最小比例
zset-rewrite-base-min 10

# 有序集合后台重写触发时的最大比例
zset-rewrite-base-max 100

# 有序集合后台重写最小字节数
zset-rewrite-min-size 64mb

请注意，这些参数的值是根据实际情况进行设置的，并不是通用的最佳值。您可以根据您的应用需求和数据规模来调整这些参数，以获得最佳的性能和内存消耗。

此外，Redis 还有其他一些与有序集合和跳表相关的配置参数，您可以根据实际需要进行进一步的参考和调整。

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