[TOC] ### **为什么会产生rehash？** ***** 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。 ### **触发rehash** ***** #### **触发自动扩展** * 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。 * 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。 #### **触发自动收缩** * 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 #### **触发扩展负载因子不同原因** ***** 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。 ``` 知识点： #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 ``` ### **rehash过程** ***** #### **rehash基本过程原理** * 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） * 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。 * 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。 ``` 知识点： 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2^n（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2^n。 ``` #### **rehash的一个例子** **执行rehash之前的字典**  ht[0].used 当前的值为 4 ， 4 * 2 = 8 ， 而 8 （2^3）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 。 **h1字典分配空间后**  **将ht[0]包含的四个键值对都rehash到ht[1]**  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 **完成rehash之后的状态**  ### **渐进式rehash** ***** #### **为什么是渐进式的rehash** 如果哈希表里保存的键值对数量`比较大`，那么要一次性将这些键值对全部rehash到ht[1]的话，庞大的计算量可能会**导致服务器在一段时间内停止服务**。 #### **渐进式 rehash的过程** * 为 ht[1] 分配空间， 让字典同时持有 ht[0] 和 ht[1] 两个哈希表。 在字典中维持一个索引计数器变量 rehashidx ， 并将它的值设置为 0 ， 表示 rehash 工作正式开始。 * 在 rehash 进行期间， 每次对字典执行添加、删除、查找或者更新操作时， 程序除了执行指定的操作以外， 还会顺带将 ht[0] 哈希表在 rehashidx 索引上的所有键值对 rehash 到 ht[1] ， 当 rehash 工作完成之后， 程序将 rehashidx 属性的值增一。 * 随着字典操作的不断执行， 最终在某个时间点上， ht[0] 的所有键值对都会被 rehash 至 ht[1] ， 这时程序将 rehashidx 属性的值设为 -1 ， 表示 rehash 操作已完成。 #### **渐进式rehash的例子** **注意在整个 rehash 过程中， 字典的 rehashidx 属性是如何变化的。** **准备开始rehash：**  **rehash索引0上的键值对：**  **rehash索引1上的键值对：**  **rehash索引2上的键值对：**  **rehash索引3上的键值对：**  **rehash执行完毕**  #### **知识点** 1. 渐进式rehash的好处在于它采取分而治之的方式，将rehash键值对所需的计算工作均摊到对字典的每个添加、删除、查找和更新操作上，从而避免了集中式rehash而带来的庞大计算量。 2. 在渐进式 rehash 进行期间， 字典的删除（delete）、查找（find）、更新（update）等 操作会在两个哈希表上进行 , 比如说， 要在字典里面查找一个键的话， 程序会先在 ht[0] 里面进行查找， 如果没找到的话， 就会继续到 ht[1] 里面进行查找. 3. 在渐进式 rehash 执行期间， 新添加到字典的键值对一律会被保存到 ht[1] 里面， 而 ht[0] 则不再进行任何添加操作： 这一措施保证了 ht[0] 包含的键值对数量会 只减不增， 并随着 rehash 操作的执行而最终变成空表。 #### **渐进式rehash执行期间的哈希表操作** 因为在进行渐进式rehash的过程中，字典会同时使用ht[0]和ht[1]两个哈希表，所以在渐进式rehash进行期间，字典的删除（delete）、查找（find）、更新（update）等操作会在两个哈希表上进行。例如，要在字典里面查找一个键的话，程序会先在ht[0]里面进行查找，如果没找到的话，就会继续到ht[1]里面进行查找，诸如此类。 另外，在渐进式rehash执行期间，新添加到字典的键值对一律会被保存到ht[1]里面，而ht[0]则不再进行任何添加操作，这一措施保证了ht[0]包含的键值对数量会只减不增，并随着rehash操作的执行而最终变成空表。