Redis字典的rehash过程及避免瞬时阻塞

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什么是rehash？

在Redis中，rehash是指当哈希表的负载因子（load factor）超过设定阈值时，为了保证哈希表的性能，系统会自动触发rehash操作。Rehash操作指的是将原来的哈希表重新建立一个更大的哈希表，并将原有的键值对重新映射到新的哈希表上。

为什么会发生rehash操作？

发生rehash操作的主要原因是为了保持哈希表的负载因子在一个合理范围内，以提高哈希表的性能。当哈希表的负载因子过高时，查询和插入键值对的效率会降低，因为哈希冲突的概率增加，需要更多的线性查找时间来定位到正确的槽位。

为了避免负载因子过高的情况发生，当哈希表的负载因子超过设定阈值时，Redis会自动触发rehash操作，将原有的哈希表进行扩容，并重新映射键值对到新的哈希表上。

rehash的过程及逐步迁移键值对

以下是rehash的过程：

1. Redis首先为新哈希表申请更大的内存空间，并初始化新哈希表的槽位数为当前槽位数的两倍。

2. Redis将新哈希表的引用保存到字典的"ht[1]"属性中，并将字典的rehashidx属性设置为0，表示rehash操作正在进行中。

3. 每次执行命令时，Redis在执行之前都会先检查rehash操作是否进行中。如果进行中，Redis会继续进行rehash操作的下一步。

4. Redis每次从旧哈希表中取出一个槽位并遍历该槽位中的所有键值对。

5. 对于每一个键值对，Redis会计算键的哈希值，并根据新哈希表的槽位数取模，确定新哈希表中的对应槽位。

6. Redis将该键值对从旧哈希表的槽位中删除，并将其插入到新哈希表的对应槽位中。

7. 重复步骤4~6，直到旧哈希表的所有槽位都被遍历完成。

8. 当旧哈希表的所有槽位都迁移完成时，Redis会将新哈希表的引用保存到字典的"ht[0]"属性中，并将rehashidx属性设置为-1，表示rehash操作完成。

9. 此时，Redis会在执行命令前检查rehash操作是否完成。如果完成，Redis会直接使用新哈希表进行操作。

通过逐步迁移键值对的方式，Redis能够平滑地进行rehash操作，避免在操作中断期间对系统的影响。在迁移过程中，旧哈希表和新哈希表共同存在，但所有的操作都会基于新哈希表进行。一旦迁移完成，系统会切换到新哈希表上，并释放旧哈希表的内存空间。

渐进式rehash在Redis字典中的作用是将旧的哈希表慢慢迁移到新的哈希表中，以实现字典的动态扩容。这样可以对数据库进行更快速的操作。

为了避免在rehash期间对数据库的瞬时阻塞，Redis采用了渐进式rehash的方式。

具体的过程如下：

1. Redis会为新哈希表分配更大的空间，并将新哈希表的指针保存在字典的rehash属性中。

2. 每当执行一个读写操作时，Redis只需要同时访问两个哈希表中的键值对，即旧哈希表和新哈希表。

3. 在rehash过程中，Redis会每次从旧哈希表中迁移一些键值对到新哈希表中，并更新rehash属性中的进度指示器，指示已经完成了多少百分比的迁移操作。

4. 通过分批迁移的方式，Redis可以避免一次性地将所有键值对都迁移，从而减少了rehash操作对数据库的瞬时阻塞。

通过渐进式rehash的方式，Redis能够在不影响对数据库的读写操作的同时，逐步将旧的哈希表中的键值对迁移到新的哈希表中，实现了平滑的字典扩容。