面试题：Redis跳跃表恢复过程中的数据一致性保障

Question

在Redis跳跃表从持久化状态恢复数据时，如何确保数据的一致性？请结合跳跃表结构特点，详细阐述可能出现的数据一致性问题及对应的解决方案。

Answer 1

跳跃表结构特点

1. 多层链表结构：跳跃表由多层链表组成，最底层链表包含所有元素，上层链表是下层链表的“稀疏版本”，通过随机指针指向下层链表的元素，以加速查找。
2. 随机化插入删除：插入和删除操作通过随机决定节点在跳跃表中的层数，保证操作的平均时间复杂度为 O(log n)。

可能出现的数据一致性问题

1. 节点层数不一致：在持久化和恢复过程中，可能由于随机数生成机制不同，导致恢复后的跳跃表节点层数与持久化前不一致，影响查找和插入性能。
2. 指针指向错误：如果持久化过程中指针信息保存有误，恢复时可能出现节点之间指针指向错误，导致数据结构不连贯，无法正常遍历。
3. 数据重复或缺失：持久化和恢复过程中可能出现数据丢失或重复插入的情况，影响数据的完整性。

解决方案

1. 记录节点层数信息：在持久化跳跃表时，将每个节点的层数信息一并记录。恢复时，根据记录的层数信息重建跳跃表，避免因随机数生成差异导致的层数不一致问题。
2. 校验指针信息：持久化时，除了保存节点值，还需准确记录每个节点的指针指向信息。恢复过程中，对重建的跳跃表进行指针校验，确保每个节点的指针指向正确，数据结构连贯。
3. 使用唯一标识和校验和：为每个节点分配唯一标识，持久化时计算整个跳跃表数据的校验和。恢复后，再次计算校验和并与持久化记录的校验和对比，若不一致则说明数据存在重复或缺失，可通过唯一标识进行数据修复。