1、背景

redis作為高性能的內存數據庫，對字符串操作（如鍵、值的存儲）有極高的要求。c語言原生字符串（以\0結尾的字符串數據）有一些缺點：長度計算需要遍歷（O(n)時間復雜度）、頻繁內存重分配、二進制不安全、無緩沖區管理。為了解決這些問題，redis使用了SDS(Simple Dynamic String)，在兼容c字符串的同時，提供了更高效、更安全的能力。

2、SDS底層實現

SDS底層結構體如下：

//redis 5+已棄用
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */char buf[];
};//存儲長度范圍：0~255（2的8次方減1）
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {uint8_t len; /* used */uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存儲長度范圍：256~65535（2的16次方減1）
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {uint16_t len; /* used */uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存儲長度范圍：656536~（2^32-1）
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {uint32_t len; /* used */uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};//存儲長度范圍：大于等于2^32字節
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {uint64_t len; /* used */uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */char buf[];
};

根據存儲字符串的大小使用不同的sdshdr結構，其字段含義為：

字段名	含義
len	字符串實際長度（已用字節數）
alloc	分配的總容量（不包括頭部和結尾的\0）
flags	SDS類型
buf[]	存儲實際數據

flags代表的宏定義如下：

#define SDS_TYPE_5  0
#define SDS_TYPE_8  1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4

SDS的特性如下：

特性	實現原理
O(1)長度獲取	直接讀取len字段，無需遍歷
二進制安全	通過len記錄字節數（而非依賴\0），可存儲任意二進制數據
內容預分配	擴容時按規則分配額外空間，減少重分配次數
惰性釋放	縮容時不立即釋放內存，通過alloc字段記錄剩余空間，供后續操作復用
兼容c字符串	在buf末尾自動追加\0，可直接傳遞buf給c函數