Redis 的 Hash 类型是如何实现的?

推荐答案

Redis 的 Hash 类型是通过哈希表(Hash Table)实现的。哈希表是一种键值对存储结构,能够高效地进行插入、删除和查找操作。Redis 的 Hash 类型在内部使用了两种数据结构来存储数据:

  1. ziplist(压缩列表):当哈希表中的元素数量较少且每个元素的大小较小时,Redis 会使用 ziplist 来存储数据。ziplist 是一种紧凑的、连续内存存储结构,能够节省内存空间。

  2. hashtable(哈希表):当哈希表中的元素数量较多或元素较大时,Redis 会将 ziplist 转换为 hashtable。hashtable 是一种典型的哈希表结构,支持快速的查找、插入和删除操作。

本题详细解读

1. ziplist 的实现

ziplist 是 Redis 为了节省内存而设计的一种紧凑的、连续内存存储结构。它通过将多个键值对连续存储在一块内存中,减少了内存碎片和指针的开销。ziplist 的结构如下:

  • zlbytes:表示整个 ziplist 占用的内存字节数。
  • zltail:表示最后一个节点的偏移量,方便快速定位到最后一个节点。
  • zllen:表示 ziplist 中节点的数量。
  • entry:每个节点存储一个键值对,节点中包含了前一个节点的长度、当前节点的编码和实际数据。
  • zlend:表示 ziplist 的结束标志。

当哈希表中的元素数量较少且每个元素的大小较小时,Redis 会使用 ziplist 来存储数据。这种方式能够有效地节省内存空间。

2. hashtable 的实现

当哈希表中的元素数量较多或元素较大时,Redis 会将 ziplist 转换为 hashtable。hashtable 是一种典型的哈希表结构,它通过哈希函数将键映射到哈希表中的某个位置,然后在该位置存储对应的值。

Redis 的 hashtable 实现具有以下特点:

  • 链地址法:当发生哈希冲突时,Redis 使用链地址法来解决冲突。即在哈希表的每个槽位中存储一个链表,链表中存储所有哈希到该槽位的键值对。
  • 渐进式 rehash:当哈希表中的元素数量达到一定阈值时,Redis 会触发 rehash 操作。rehash 操作会将哈希表的大小扩大一倍,并将旧哈希表中的元素逐步迁移到新哈希表中。为了避免一次性迁移所有元素导致的性能问题,Redis 采用了渐进式 rehash 策略,即在每次操作时迁移一部分元素。

3. 转换条件

Redis 在存储 Hash 类型数据时,会根据以下条件决定使用 ziplist 还是 hashtable:

  • 元素数量:当哈希表中的元素数量超过 hash-max-ziplist-entries 配置项时,Redis 会将 ziplist 转换为 hashtable。
  • 元素大小:当哈希表中任意一个元素的大小超过 hash-max-ziplist-value 配置项时,Redis 也会将 ziplist 转换为 hashtable。

通过这种动态的存储结构选择,Redis 能够在不同的场景下兼顾内存使用和性能。

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