Redis实现原理(2)--字典

1、   Dict    

2.1 数据结构定义dict.h

// 哈希表结构

typedef struct dictht {

    dictEntry **table; //哈希表数组指针

    unsigned long size;  //哈希表大小

    unsigned long sizemask; //掩码，hash时用到

    unsigned long used; //已有节点的数量

} dictht;

//  哈希表节点结构

typedef struct dictEntry {

    void *key; 

    union {

        void *val;

        uint64_t u64;

        int64_t s64;

    } v;  // 值，可以是指针类型、uint64和int64

    struct dictEntry *next;  //指向下一节点形成一个单链表

} dictEntry;

//字典定义

typedef struct dict {

    dictType *type;

    void *privdata;

    dictht ht[2];

    int rehashidx; // 重分布标示-1标示正在重分布中

    int iterators; // 重分布进度

} dict;

// 字典类型

// 每个dictType保存了一系列用于操作特定字典的函数，不同用途的字典type不同

typedef struct dictType {

       // hash函数

unsigned int (*hashFunction)(const void *key);

// key的复制

void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);

// value的复制

void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);

// key的比较

int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);

// key的销毁

void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);

// value的销毁

    void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);

} dictType;

2.2 hash

调用type中得hashFunction方法计算key的hash值，redis内部使用的hash算法为Austin Appleby开发的MurmurHash2算法

h = d->type->hashFunction(key)

计算key的索引值，先在ht[0]中查找，如果没有找到并且在rehash的过程中，则继续在ht[1]中找

idx = h & d->ht[table].sizemask

对于哈希冲突的解决，redis采取的拉链法，相同索引值的key会存储在一个单链表中，所以确定了索引值以后还需要在对应的单链表中进行搜索

while(he) {

            if (dictCompareKeys(d, key, he->key))

                return -1;

            he = he->next;

        }

2.3 rehash

为了保证字典的使用效率，redis对字典结构采取了定期rehash的机制，因为rehash是重CPU的操作，为了避免过程中出现对外无响应的情况，这里做了一种增量rehash的优化

rehash的流程如下：

1)   新建一个空得hash表，size为第一个大于等于2ⁿ的整数

unsigned long i = DICT_HT_INITIAL_SIZE;

if (size >= LONG_MAX) return LONG_MAX;

while(1) {

    if (i >= size)

       return i;

    i *= 2;

}

2)   将ht[0]中的key重新计算hash和index，索引到ht[1]中，并将ht[0]中相应的索引值置为空

3)   待ht[0]中的数据全部rehash到ht[1]中之后将ht[1]设置为ht[0]，并创建一个新的ht[1]

增量rehash是对步骤2进行优化，每次只rehash一个index的key，并且在rehash过程中对读写操作做限制：

1)      读：先查ht[0]，如果没有再在ht[1]上查找

2)      写：rehash过程中，新的key只向ht[1]中写，并且会将索引所对应的所有key重新hash到ht[1]中。

最终会在某个时间点ht[0]中所有的key重新hash到ht[1]中。

http://www.yancey.info/?p=180