Redis源码解析2
DICT数据结构（转载请注明出处：http://www.iyunv.com/curve/archive/2012/09/18/2685076.html）
Dict其实就是一个hash表，但在Redis中，已经存在一种叫“Hash”的数据结构，所以，就把Hash表改名成Dict吧。。。
Dict是Redis进行键值处理的灵魂，不管多大的数据量，始终维持O(1)的时间复杂度（排除bucket下链表很长的情况）
全局保存的所有key，都存在于一个Dict中
而且别的数据结构，比如set、hash也可能会用到Dict
Dict实现于 dict.hdict.c 两个文件中
其类型定义如下图：
1. dict：表示一个独立的dict结构，提供给外部使用
1 typedef struct dict {
2 dictType *type;// 定义了元素操作的回调函数
3 void *privdata;
4 dictht ht; // 每个dict有两个dictht结构，一个是主操作对象，一个是辅助操作对象，在Rehash时进行数据转移
5 int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
6 int iterators; /* number of iterators currently running */
7 } dict;
2. dictht：表示一个独立的dict容器，内部使用，外部程序不建议直接操作该结构
1 typedef struct dictht {
2 dictEntry **table; //容纳entry的二维数组
3 unsigned long size; //bucket的数量（bucket是次于table的一级数组，其下挂载了一个entry链表）
4 unsigned long sizemask; //对hashid进行取模的模数
5 unsigned long used; //该结构中entry的总数量
6 } dictht;
3. dictEntry：数据结点，其实就是一个kv键值对，还包含一个next指针
1 typedef struct dictEntry {
2 void *key;
3 void *val;
4 struct dictEntry *next;
5 } dictEntry;
4. dictType：定义了一组回调函数，进行数据结点的操作
typedef struct dictType {
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);// 生成hashid
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key); //生成key
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj); //生成val
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2); //key比较
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key); //销毁key
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj); //销毁val
} dictType;
DICT操作
Redis中的dict是一个标准的 “bucket + 开链” 的哈希表
并未进行更复杂的处理
包括防止哈希冲突导致开链过长的问题，也没有考虑
如果精心构造一串key来打redis，很容易打死的
所以，企业级应用的同学们，如果你的Redis服务对用户比较Open，别下个源码就用了，还是动手改改HashFunction再用吧！
Redis用两个dictht结构，作用是为了能够渐进地导数据，防止Rehash时阻塞时间太长
这种做法在memcache中就已经用了，不过memcache中是开辟一个线程专门做rehash而已
相比之下，不开线程的处理方式不用锁，BUG更少一些
命名空间
Redis中的Dict分为两类：
1. 系统级Dict，具有全局的命名空间，其定义如下：
typedef struct redisDb {
dict *dict; /* The keyspace for this DB */
dict *expires; /* Timeout of keys with a timeout set */
dict *blocking_keys; /* Keys with clients waiting for data (BLPOP) */
dict *io_keys; /* Keys with clients waiting for VM I/O */
dict *watched_keys; /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
int id;
} redisDb;
2. 应用级Dict，由metadata数据结构自己维护，主要是一些 set、hash结构中的dict
如下图：
Rehash
当满足以下条件时，会启动Rehash
1 // 当有效空间使用率 < 10%时，
2 // 该函数返回true，进行空间回收
3 int htNeedsResize(dict *dict) {
4 long long size, used;
5
6 size = dictSlots(dict);
7 used = dictSize(dict);
8 return (size && used && size > DICT_HT_INITIAL_SIZE &&
9 (used*100/size < REDIS_HT_MINFILL));
10 }
1 // 当有效空间使用率 > 100%时，
2 // 该函数返回OK，进行dict扩容
3 static int _dictExpandIfNeeded(dict *d)
4 {
5 ... ...
6
7 if (d->ht.used >= d->ht.size &&
8 (dict_can_resize ||
9 d->ht.used/d->ht.size > dict_force_resize_ratio))
10 {
11 return dictExpand(d, ((d->ht.size > d->ht.used) ?
12 d->ht.size : d->ht.used)*2);
13 }
14 return DICT_OK;
15 }
Rehash启动后，就要开始进行Rehash操作了
但是，Rehash的代价是很大的，特别是当容量超过千万级以后，往往会耗费数十秒来进行操作（视机器性能）
所以，Redis采用了渐进式的Rehash，把操作分片，一步步来，总不能阻塞用户响应吧
根据Dict的类型不同，会采用不同的Rehash策略：
1. 全局性的DICT结构（就是全局命名空间中的key），会周期性的进行rehash，每次进行 1ms
而且，不受稍后提到的 SafeIterator的干扰，可以一直执行（但是，不受干扰是一回事，在iterator循环空间中，还是得用Safe模式的，所以，源码中也会看到大量针对全局dict的SafeIterator，这一点需要理解一下）
毕竟，全局的，是重要的嘛，挤也要挤出1ms来，用吧！而且还甭想打扰它，别不服气了
2. 应用级DICT结构（就是用户自定义的一些DICT），Redis会采取一种 Lazy Rehash 的策略
所谓 Lazy Rehash，就是用得越多，处理得越快；用得越少，处理得越慢
什么叫“用”呢？
很好理解，“增删查”操作都叫用，源码里对应：dictAdd、dictGenericDelete、dictFind、dictGetRandomKey操作，都会促发_dictRehashStep函数进行Rehashing
但别高兴太早，每次只触发一条而已，所以，慢慢来吧~~
Iterator
由于Dict内部结构的复杂性，提供一个遍历所有数据的iterator，是非常必要的
Dict提供两种Iterator:
1. dictGetIterator：普通iter，在遍历时不可对dict做更多操作，否则会引起数据遗漏或重复
2. dictGetSafeIterator：安全iter，什么操作都能做，安全的，你懂的。
可以参考上图理解这一点，不再赘述
DictType
dictType 定义了dict的操作行为。Redis预定义了一组dictType，规范各种类型dict的操作
相关代码如下：
1 /* set集合 */
2 dictType setDictType = {
3 dictEncObjHash, /* hash function */
4 NULL, /* key dup */
5 NULL, /* val dup */
6 dictEncObjKeyCompare, /* key compare */
7 dictRedisObjectDestructor, /* key destructor */
8 NULL /* val destructor */
9 };
10
11 /* zset集合 */
12 dictType zsetDictType = {
13 dictEncObjHash, /* hash function */
14 NULL, /* key dup */
15 NULL, /* val dup */
16 dictEncObjKeyCompare, /* key compare */
17 dictRedisObjectDestructor, /* key destructor */
18 NULL /* val destructor */
19 };
20
21 /* 全局key存储空间 */
22 dictType dbDictType = {
23 dictSdsHash, /* hash function */
24 NULL, /* key dup */
25 NULL, /* val dup */
26 dictSdsKeyCompare, /* key compare */
27 dictSdsDestructor, /* key destructor */
28 dictRedisObjectDestructor /* val destructor */
29 };
30
31 /* 全局过期对象存储空间 */
32 dictType keyptrDictType = {
33 dictSdsHash, /* hash function */
34 NULL, /* key dup */
35 NULL, /* val dup */
36 dictSdsKeyCompare, /* key compare */
37 NULL, /* key destructor */
38 NULL /* val destructor */
39 };
40
41 /* 命令对象 */
42 dictType commandTableDictType = {
43 dictSdsCaseHash, // 命令是大小写不敏感的
44 NULL, /* key dup */
45 NULL, /* val dup */
46 dictSdsKeyCaseCompare, // 命令是大小写不敏感的
47 dictSdsDestructor, /* key destructor */
48 NULL /* val destructor */
49 };
50
51 /* hash结构 */
52 dictType hashDictType = {
53 dictEncObjHash, /* hash function */
54 NULL, /* key dup */
55 NULL, /* val dup */
56 dictEncObjKeyCompare, /* key compare */
57 dictRedisObjectDestructor,/* key destructor */
58 dictRedisObjectDestructor /* val destructor */
59 };
60
61 /* val为链表的dict结构
62 主要是 expire、watch、pubsub 等功能会用到*/
63 dictType keylistDictType = {
64 dictObjHash, /* hash function */
65 NULL, /* key dup */
66 NULL, /* val dup */
67 dictObjKeyCompare, /* key compare */
68 dictRedisObjectDestructor,/* key destructor */
69 dictListDestructor /* val destructor */
70 };
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