面试题：Redis字典的渐进式rehash在代码实现上有哪些关键技术点

Question

阐述Redis字典渐进式rehash机制，说明在代码实现中如何做到在不影响正常读写操作的情况下逐步完成rehash，包括但不限于对rehashidx变量的使用、数据迁移的具体步骤以及如何处理并发访问。

Answer 1

Redis字典渐进式rehash机制

Redis字典采用渐进式rehash机制，是为了避免在数据量较大时，一次性rehash带来的性能问题。

代码实现中不影响正常读写操作逐步完成rehash

1. rehashidx变量的使用：
   • Redis的字典结构 dict 中有一个 rehashidx 变量。当 rehashidx 为 -1 时，表示当前没有进行rehash操作。
   • 开始rehash时，rehashidx 被设置为 0，并逐步递增。
2. 数据迁移的具体步骤：
   • 当需要进行rehash时，Redis会分配一个新的哈希表（大小通常是原哈希表的两倍）。
   • 每次在执行字典的插入、删除、查找或更新操作时，除了正常执行这些操作外，还会顺带将 ht[0] 中 rehashidx 索引位置上的所有键值对迁移到 ht[1] 中。
   • 迁移完成后，rehashidx 自增1。
   • 当 rehashidx 递增到 ht[0].used（即 ht[0] 中所有元素都迁移完毕）时，将 ht[0] 指向 ht[1]，释放 ht[1]，并将 rehashidx 重新设为 -1，标志着rehash完成。
3. 处理并发访问：
   • 读操作：在渐进式rehash过程中，读操作会同时在 ht[0] 和 ht[1] 中查找。因为在迁移过程中，部分数据在 ht[0]，部分在 ht[1]，所以需要在两个哈希表中都进行查找以确保能找到目标数据。
   • 写操作：在插入、删除、更新操作时，新数据会直接写入 ht[1]，而不会写入 ht[0]。这样能保证在rehash完成后，ht[0] 可以被顺利释放。同时，这些操作会顺带执行渐进式rehash，迁移部分数据，以逐步完成整个rehash过程。

通过这种方式，Redis在不影响正常读写操作的情况下逐步完成rehash，保证了系统的高性能和稳定性。