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Redis作為高性能的鍵值對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)，在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。而其底層機(jī)制中的Hash存儲(chǔ)方式則是Redis高效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。在本文中，我們將揭秘Redis底層機(jī)制中Hash存儲(chǔ)方式的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。
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1. Hash存儲(chǔ)方式概述
Hash存儲(chǔ)方式指的是Redis在存儲(chǔ)鍵值對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，采用哈希算法來(lái)存儲(chǔ)的一種方式。其將一些鍵值對(duì)數(shù)據(jù)根據(jù)哈希算法計(jì)算出來(lái)的哈希值，存儲(chǔ)到不同的哈希桶（bucket）中。哈希桶是Redis使用鏈表來(lái)維護(hù)的，每個(gè)桶內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個(gè)哈希表。
Hash存儲(chǔ)方式的使用，以提高Redis存儲(chǔ)查詢(xún)效率。因?yàn)槭褂眠@種方式，每次查詢(xún)時(shí)可以根據(jù)哈希值快速地定位到對(duì)應(yīng)的哈希桶，避免了對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的遍歷，大大提高了查詢(xún)效率。
2. Hash存儲(chǔ)方式的實(shí)現(xiàn)
2.1 哈希桶的設(shè)計(jì)
Redis使用一個(gè)哈希表來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)哈希桶。在Redis的哈希表中，每個(gè)哈希節(jié)點(diǎn)（HashNode）都是一個(gè)鍵值對(duì)數(shù)據(jù)。
哈希表的結(jié)構(gòu)如下：
typedef struct HashTable {
HashNode **table;
unsigned long size;
unsigned long sizemask;
} HashTable;
其中，`table`代表哈希表中的所有哈希節(jié)點(diǎn)，`size`是哈希表大小，`sizemask`則是掩碼位，用來(lái)定位哈希桶索引。
2.2 哈希值的計(jì)算
Redis中哈希值的計(jì)算，會(huì)根據(jù)哈希鍵（Hash KEY）中的不同部分進(jìn)行哈希計(jì)算。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
unsigned int hash_func(const char *key) {
unsigned int seed = 131;
unsigned int hash = 0;
while (*key) {
hash = hash * seed + (*key++);
}
return (hash & 0x7FFFFFFF);
}
其中，`seed`是一個(gè)隨機(jī)種子，`key`是哈希鍵。計(jì)算哈希值時(shí)依據(jù)每個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)哈希值。
2.3 插入數(shù)據(jù)
每當(dāng)Redis需要插入一個(gè)新的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，先根據(jù)鍵的哈希值計(jì)算其所在的哈希桶索引，然后將該鍵值對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的哈希表中。
具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
void hash_insert(HashTable *ht, const char *key, const char *value) {
unsigned int h = hash_func(key);
unsigned int index = h & ht->sizemask; /* 計(jì)算哈希桶索引 */
HashNode *node = ht->table[index];
/* 在哈希表中查找指定的key，如果已存在，則更新value */
while (node) {
if (strcmp(node->key, key) == 0) {
strcpy(node->value, value);
return;
}
node = node->next;
}
/* 創(chuàng)建新的哈希節(jié)點(diǎn) */
HashNode *new_node = (HashNode *)malloc(sizeof(HashNode));
new_node->key = (char *)malloc(strlen(key) + 1);
new_node->value = (char *)malloc(strlen(value) + 1);
strcpy(new_node->key, key);
strcpy(new_node->value, value);
/* 將新的節(jié)點(diǎn)插入到哈希表中 */
new_node->next = ht->table[index];
ht->table[index] = new_node;
}
其中，參數(shù)`ht`為哈希表指針，而`key`和`value`則為待插入的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)。在插入數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)先計(jì)算哈希值，然后根據(jù)掩碼位計(jì)算哈希桶索引。接著，對(duì)于這個(gè)哈希桶中已有的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)，會(huì)遍歷整個(gè)鏈表查找指定的鍵，如果存在則更新其值；如果不存在，則新創(chuàng)建一個(gè)哈希節(jié)點(diǎn)，將指定的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)插入到鏈表頭上。
2.4 查詢(xún)數(shù)據(jù)
在Redis中查詢(xún)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)先根據(jù)哈希鍵的哈希值計(jì)算其所在的哈希桶索引，然后在該哈希桶中查找指定的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)。
具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
HashNode * hash_query(HashTable *ht, const char *key) {
unsigned int h = hash_func(key);
unsigned int index = h & ht->sizemask; /* 計(jì)算哈希桶索引 */
HashNode *node = ht->table[index];
/* 在哈希表中查找指定的key */
while (node) {
if (strcmp(node->key, key) == 0) {
return node;
}
node = node->next;
}
return NULL;
}
其中，參數(shù)`ht`為哈希表指針，而`key`則為待查詢(xún)的鍵。查詢(xún)時(shí)，也會(huì)先計(jì)算哈希值，然后根據(jù)掩碼位計(jì)算哈希桶索引。在哈希桶中查找指定的鍵時(shí)，也會(huì)遍歷整個(gè)鏈表，直到找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。
3. 總結(jié)
以上便是Redis底層機(jī)制中Hash存儲(chǔ)方式的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。Hash存儲(chǔ)方式是Redis高效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部分之一。通過(guò)哈希算法計(jì)算鍵的哈希值，可以快速地定位到對(duì)應(yīng)的哈希桶，從而避免了對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的遍歷，大大提高了查詢(xún)效率。因此，在實(shí)際Redis應(yīng)用中，Hash存儲(chǔ)方式應(yīng)該得到高度關(guān)注和重視。
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新聞名稱(chēng)：揭秘Redis底層機(jī)制Hash存儲(chǔ)方式（redis目錄hash）
文章來(lái)源：http://www.5511xx.com/article/dpiojhj.html
