面试题：Redis跳跃表在高并发排序场景中的设计优化

Question

在高并发的排序场景下，Redis跳跃表可能会面临哪些问题？如何对其进行设计优化以适应这种场景？

Answer 1

可能面临的问题

1. 锁争用：在高并发写入时，由于跳跃表结构的修改需要保证数据一致性，可能会产生频繁的锁争用，导致性能下降。
2. 内存碎片：跳跃表节点动态插入和删除可能导致内存碎片，随着时间推移，会影响内存使用效率，甚至导致内存不足。
3. 写入性能瓶颈：高并发写入可能使得跳跃表的插入操作成为性能瓶颈，因为每次插入都需要更新多个指针，在并发情况下协调这些操作的开销较大。

设计优化

1. 锁优化
   • 细粒度锁：使用细粒度锁代替粗粒度锁，比如对跳跃表的不同部分（如不同层级的链表）分别加锁，减少锁争用范围。
   • 读写锁：采用读写锁，读操作可以并发执行，写操作时加独占锁，这样在高并发读场景下能提高性能。
2. 内存管理优化
   • 内存预分配：提前分配一定数量的节点内存，减少频繁的内存分配和释放，降低内存碎片产生的可能性。
   • 定期内存整理：在系统负载较低时，对跳跃表进行内存整理，合并碎片空间。
3. 写入性能优化
   • 批量操作：允许批量插入数据，减少插入操作的次数，降低锁争用频率。
   • 异步写入：将写入操作异步化，使用队列暂存写入请求，按一定规则批量写入跳跃表，减少高并发写入的直接冲击。