Redis二进制安全的原理
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二进制安全
二进制安全是一种主要用于字符串操作函数相关的计算机编程术语。一个二进制安全函数,其本质是将操作输入作为原始的、无任何特殊字符意义的数据流。其在操作上应包含一个字符所能有的256种可能的值(假设为8比特字符)
- 那什么是特殊字符? 标记字符,如转义码, 结尾的字符串(如C语言中的字符串),不是二进制安全的。
- 场景 在处理未知格式的数据,例如随意的文件、加密数据及类似情况时,二进制安全功能是必须的。函数必须知道数据长度,以便函数操作整体数据。
Redis二进制安全原理
struct sdshdr{
int len;//buf数组中已经使用的字节的数量,也就是SDS字符串长度
int free;//buf数组中未使用的字节的数量
char buf[];//字节数组,字符串就保存在这里面
};
redis通过定义上述结构体的方式,扩展了C语言底层字符串的缺点,字符串长度的获取时间复杂度从原来的O(N)变成了O(1),另一方面也可以通过free的动态改变来减少内存的分配。需要强调一点的是buf数组不是存储的字符,而是二进制数组,因为C语言字符串中间是不能出现空字符的,而二进制数据中间很有可能会有空字符,所以C语言是二进制不安全的,而redis又是二进制安全。为了存储多种类型的数据,redis就直接把所有数据当作二进制来存储,这样就可以存储媒体文件和字符串,所以SDS虽然叫简单动态字符串,但是它可不只是用来保存字符串。SDS在Redis中是实现字符串对象的工具。当你对该字符串取值时是通过len属性判断实际内容的长度,然后取的值。拼接字符串时是追加到free空间中的。
简单总结: 二进制安全的意思就是,只关心二进制化的字符串,不关心具体格式,只会严格的按照二进制的数据存取,不会妄图以某种特殊格式解析数据。
Redis的简单动态字符串SDS对比C语言的字符串char*,有以下特性:
- 可以在O(1)的时间复杂度得到字符串的长度
- 可以高效的执行append追加字符串操作
SDS通过判断当前字符串空余的长度与需要追加的字符串长度,如果空余长度大于等于需要追加的字符串长度,那么直接追加即可,这样就减少了重新分配内存操作;否则,先用sdsMakeRoomFor函数对SDS进行扩展,按照一定的机制来决定扩展的内存大小,然后再执行追加操作,扩展后多余的空间不释放,方便下次再次追加字符串,这样做的代价就是浪费了一些内存,但是在Redis字符串追加操作很频繁的情况下,这种机制能很高效的完成追加字符串的操作。
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