Redis哈希表扩容实现机制研究（redis的哈希扩容）

Redis哈希表扩容实现机制研究

Redis是一种性能优秀的开源NoSQL数据库，常用于缓存、消息队列等领域。在Redis中，哈希表是一种关键数据结构，相当于Java中的Map。当哈希表中元素数量超过一定阈值时，Redis会对其进行扩容操作。本文将对Redis中哈希表的扩容实现机制进行简要分析。

Redis中哈希表的基本参数

在Redis中，哈希表是通过一个大小可变的数组来实现的。以下是Redis哈希表中一些基本参数的含义：

1. 哈希表已有元素数量（used）：当前哈希表中已经存在的键值对数量。

2. 哈希表数组的当前长度（size）：当前哈希表数组的长度。

3. 哈希表数组的最大长度（sizemask）：哈希表数组长度减1，用于在求哈希值后将其映射到哈希表数组的位置上。

哈希表扩容触发机制

在Redis中，哈希表的扩容操作是在添加新元素时触发的。当哈希表中已有元素数量（used）达到当前哈希表数组长度（size）的一定比例（默认为1），且哈希表数组长度未达到预定义的最大长度（5000万个元素），则会触发扩容操作。

扩容操作流程

当哈希表中需要进行扩容操作时，Redis会先计算出新哈希表数组的长度并进行内存分配。同时，Redis将对原哈希表中所有元素进行重新哈希，将其重新映射到新哈希表中。

哈希表迁移

哈希表迁移指的是将原哈希表中的每个元素重新计算哈希值，并将其插入到新哈希表中。由于哈希表中的元素数量很大，这个过程可能比较耗时。

为了避免在迁移过程中阻塞Redis服务，扩容操作被拆分成多个步骤，每个步骤对应一次哈希表迁移。具体来说，每个步骤的迁移数量是max_step = ceil(used/num_steps)，其中num_steps是迁移的次数，可以通过max_len / min_prime(sizemask+1)计算得到。

代码实现

以下是Redis中哈希表扩容实现的部分代码。这里主要给出了哈希表迁移过程中的关键操作。

“`c

/* Step 1: 分配新的哈希表空间 */

dictht *new_ht = dictCreateHt(dict, new_size_mask + 1);

/* Step 2: 迁移元素 */

while (ht->used > 0) {

/* 计算当前步骤需要迁移的元素数量 */

unsigned long max_step = ceil((double)ht->used / dict->rehash_steps_left);

/* 迁移元素 */

for (unsigned long i = 0; i

/* 从原哈希表中取出要迁移的元素 */

while (ht->table[ht->idx] == NULL) {

ht->idx ++;

}

dictEntry *de = ht->table[ht->idx ++];

/* 计算元素在新哈希表中的位置 */

unsigned int new_idx = dictHashKey(dict, de->key) & new_size_mask;

/* 将元素插入到新哈希表中 */

de->next = new_ht->table[new_idx];

new_ht->table[new_idx] = de;

/* 更新已迁移元素的数量 */

ht->used –;

dict->rehash_idx ++;

}

/* 更新哈希表迁移步骤 */

dict->rehash_steps_left –;

}

结论

Redis哈希表的扩容实现方式比较典型，主要是通过重新哈希将原哈希表中的元素映射到新哈希表中，并将扩容过程拆分为多个步骤以避免服务阻塞。在实际使用中，需要根据数据规模进行适当的调整，以充分利用硬件资源提高Redis的性能。