redis 漸進式哈希

上一節說過， 擴展或收縮哈希表需要將 ht[0] 裏面的所有鍵值對 rehash 到 ht[1] 裏面， 但是， 這個 rehash 動作並不是一次性、集中式地完成的， 而是分多次、漸進式地完成的。

這樣做的原因在於， 如果 ht[0] 裏只保存着四個鍵值對， 那麼服務器可以在瞬間就將這些鍵值對全部 rehash 到 ht[1] ； 但是， 如果哈希表裏保存的鍵值對數量不是四個， 而是四百萬、四千萬甚至四億個鍵值對， 那麼要一次性將這些鍵值對全部 rehash 到 ht[1] 的話， 龐大的計算量可能會導致服務器在一段時間內停止服務。

因此， 爲了避免 rehash 對服務器性能造成影響， 服務器不是一次性將 ht[0] 裏面的所有鍵值對全部 rehash 到 ht[1] ， 而是分多次、漸進式地將 ht[0] 裏面的鍵值對慢慢地 rehash 到 ht[1] 。

以下是哈希表漸進式 rehash 的詳細步驟：

1. 爲 ht[1] 分配空間， 讓字典同時持有 ht[0] 和 ht[1] 兩個哈希表。
2. 在字典中維持一個索引計數器變量 rehashidx ， 並將它的值設置爲 0 ， 表示 rehash 工作正式開始。
3. 在 rehash 進行期間， 每次對字典執行添加、刪除、查找或者更新操作時， 程序除了執行指定的操作以外， 還會順帶將 ht[0] 哈希表在 rehashidx 索引上的所有鍵值對 rehash 到 ht[1] ， 當 rehash 工作完成之後， 程序將 rehashidx 屬性的值增一。
4. 隨着字典操作的不斷執行， 最終在某個時間點上， ht[0] 的所有鍵值對都會被 rehash 至 ht[1] ， 這時程序將 rehashidx 屬性的值設爲 -1， 表示 rehash 操作已完成。

漸進式 rehash 的好處在於它採取分而治之的方式， 將 rehash 鍵值對所需的計算工作均灘到對字典的每個添加、刪除、查找和更新操作上， 從而避免了集中式 rehash 而帶來的龐大計算量。

圖 4-12 至圖 4-17 展示了一次完整的漸進式 rehash 過程， 注意觀察在整個 rehash 過程中， 字典的 rehashidx 屬性是如何變化的。

漸進式 rehash 執行期間的哈希表操作

因爲在進行漸進式 rehash 的過程中， 字典會同時使用 ht[0] 和 ht[1] 兩個哈希表， 所以在漸進式 rehash 進行期間， 字典的刪除（delete）、查找（find）、更新（update）等操作會在兩個哈希表上進行： 比如說， 要在字典裏面查找一個鍵的話， 程序會先在 ht[0] 裏面進行查找， 如果沒找到的話， 就會繼續到 ht[1] 裏面進行查找， 諸如此類。

另外， 在漸進式 rehash 執行期間， 新添加到字典的鍵值對一律會被保存到 ht[1] 裏面， 而 ht[0] 則不再進行任何添加操作： 這一措施保證了 ht[0] 包含的鍵值對數量會只減不增， 並隨着 rehash 操作的執行而最終變成空表。

原文：http://redisbook.com/preview/dict/incremental_rehashing.html

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