随着操作的不断执行, 哈希表保存的键值对会逐渐地增多或者减少, 为了让哈希表的负载因子(load factor)维持在一个合理的范围之内, 当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时, 程序需要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。
扩展和收缩哈希表的工作可以通过执行 rehash (重新散列)操作来完成, Redis 对字典的哈希表执行 rehash 的步骤如下:
1、 为字典的ht[1]哈希表分配空间,这个哈希表的空间大小取决于要执行的操作,以及ht[0]当前包含的键值对数量(也即是ht[0].used属性的值):
* 如果执行的是扩展操作, 那么 ht[1] 的大小为第一个大于等于 ht[0].used * 2 的 ![43\_1.png][43_1.png] (2 的 n 次方幂);
* 如果执行的是收缩操作, 那么 ht[1] 的大小为第一个大于等于 ht[0].used 的 ![43\_2.png][43_2.png] 。
2、 将保存在ht[0]中的所有键值对rehash到ht[1]上面:rehash指的是重新计算键的哈希值和索引值,然后将键值对放置到ht[1]哈希表的指定位置上;
3、 当ht[0]包含的所有键值对都迁移到了ht[1]之后(ht[0]变为空表),释放ht[0],将ht[1]设置为ht[0],并在ht[1]新创建一个空白哈希表,为下一次rehash做准备;
举个例子, 假设程序要对图 4-8 所示字典的 ht[0] 进行扩展操作, 那么程序将执行以下步骤:
1、 ht[0].used当前的值为4,4*2=8,而8()恰好是第一个大于等于4的2的n次方,所以程序会将ht[1]哈希表的大小设置为8图4-9展示了ht[1]在分配空间之后,字典的样子;
2、 将ht[0]包含的四个键值对都rehash到ht[1],如图4-10所示;
3、 释放ht[0],并将ht[1]设置为ht[0],然后为ht[1]分配一个空白哈希表,如图4-11所示;
至此,对哈希表的扩展操作执行完毕, 程序成功将哈希表的大小从原来的 4 改为了现在的 8 。
哈希表的扩展与收缩
当以下条件中的任意一个被满足时, 程序会自动开始对哈希表执行扩展操作:
1、 服务器目前没有在执行BGSAVE命令或者BGREWRITEAOF命令,并且哈希表的负载因子大于等于1;
2、 服务器目前正在执行BGSAVE命令或者BGREWRITEAOF命令,并且哈希表的负载因子大于等于5;
其中哈希表的负载因子可以通过公式:
# 负载因子 = 哈希表已保存节点数量 / 哈希表大小
load_factor = ht[0].used / ht[0].size
计算得出。
比如说, 对于一个大小为 4 , 包含 4 个键值对的哈希表来说, 这个哈希表的负载因子为:
load_factor = 4 / 4 = 1
又比如说, 对于一个大小为 512 , 包含 256 个键值对的哈希表来说, 这个哈希表的负载因子为:
load_factor = 256 / 512 = 0.5
根据BGSAVE 命令或 BGREWRITEAOF 命令是否正在执行, 服务器执行扩展操作所需的负载因子并不相同, 这是因为在执行 BGSAVE 命令或BGREWRITEAOF 命令的过程中, Redis 需要创建当前服务器进程的子进程, 而大多数操作系统都采用写时复制(copy-on-write)技术来优化子进程的使用效率, 所以在子进程存在期间, 服务器会提高执行扩展操作所需的负载因子, 从而尽可能地避免在子进程存在期间进行哈希表扩展操作, 这可以避免不必要的内存写入操作, 最大限度地节约内存。
另一方面, 当哈希表的负载因子小于 0.1 时, 程序自动开始对哈希表执行收缩操作。