面试题：自定义Redis键冲突动态调整方案设计

Question

假设现有Redis应用场景对键冲突处理的性能和资源利用有极高要求，常规动态调整方案无法满足。请你设计一套自定义的键冲突动态调整方案，并详细说明设计思路、涉及的数据结构、操作流程以及如何与现有Redis架构融合。

Answer 1

设计思路

1. 减少冲突概率：采用更复杂且分布均匀的哈希函数，降低键冲突的初始发生频率。例如，基于键的多个特征进行混合哈希计算，而不仅仅依赖简单的字符串哈希。
2. 动态调整：当冲突发生时，不是简单地链式存储冲突键，而是根据系统负载和冲突频率动态调整存储方式。例如，当冲突频率达到一定阈值，将冲突键转移到一个专门的高并发处理结构中。

涉及的数据结构

1. 冲突桶：一个数组，每个元素是一个链表，用于暂时存储冲突的键值对。当发生冲突时，新的键值对被添加到对应哈希值的链表中。
2. 动态调整表：是一个哈希表，用于记录每个冲突桶的冲突频率和状态。键为冲突桶的索引，值包含冲突频率计数、上次调整时间等信息。
3. 高并发处理结构：可以选择跳表（Skip List）或无锁哈希表，用于在冲突频率过高时存储冲突键值对，以提高并发处理能力。

操作流程

1. 写入操作
   • 计算键的哈希值，定位到冲突桶数组的对应位置。
   • 如果该位置链表为空，直接插入键值对。
   • 如果链表不为空，检查是否冲突（键相同），若相同则更新值；否则将新键值对添加到链表尾部，并更新动态调整表中对应冲突桶的冲突频率计数。
   • 当冲突频率达到设定阈值，将该冲突桶中的键值对转移到高并发处理结构中，并在动态调整表中标记该桶已处理。
2. 读取操作
   • 计算键的哈希值，定位到冲突桶数组的对应位置。
   • 若该桶未被转移到高并发处理结构，遍历链表查找键值对。
   • 若该桶已被转移，直接到高并发处理结构中查找。

与现有Redis架构融合

1. 修改Redis内核：在Redis的键值存储模块中嵌入上述自定义的键冲突处理逻辑。例如，在dict.c文件中修改哈希表的插入和查找函数，加入冲突桶和动态调整表的操作逻辑。
2. 配置参数：在Redis配置文件中添加自定义参数，用于设置冲突频率阈值、高并发处理结构的相关参数等，以便用户根据实际场景调整。
3. 兼容性：确保新的键冲突处理方案与Redis现有的持久化机制（如RDB和AOF）兼容，在持久化和恢复过程中正确处理自定义的数据结构。