揭秘Redis底层机制Hash存储方式（redis 目录hash）

Redis作为高性能的键值对存储系统，在互联网领域中得到广泛应用。而其底层机制中的Hash存储方式则是Redis高效存储数据的重要组成部分。在本文中，我们将揭秘Redis底层机制中Hash存储方式的详细实现。

1. Hash存储方式概述

Hash存储方式指的是Redis在存储键值对数据时，采用哈希算法来存储的一种方式。其将一些键值对数据根据哈希算法计算出来的哈希值，存储到不同的哈希桶（bucket）中。哈希桶是Redis使用链表来维护的，每个桶内的数据结构为一个哈希表。

Hash存储方式的使用，以提高Redis存储查询效率。因为使用这种方式，每次查询时可以根据哈希值快速地定位到对应的哈希桶，避免了对整个数据库的遍历，大大提高了查询效率。

2. Hash存储方式的实现

2.1 哈希桶的设计

Redis使用一个哈希表来实现每个哈希桶。在Redis的哈希表中，每个哈希节点（HashNode）都是一个键值对数据。

哈希表的结构如下：

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节点，`size`是哈希表大小，`sizemask`则是掩码位，用来定位哈希桶索引。

2.2 哈希值的计算

Redis中哈希值的计算，会根据哈希键（Hash Key）中的不同部分进行哈希计算。具体实现代码如下：

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`是一个随机种子，`key`是哈希键。计算哈希值时依据每个字符对应的ASCII码值进行计算，得到一个哈希值。

2.3 插入数据

每当Redis需要插入一个新的键值对数据时，先根据键的哈希值计算其所在的哈希桶索引，然后将该键值对数据存储到对应的哈希表中。

具体实现代码如下：

void hash_insert(HashTable *ht, const char *key, const char *value) {
    unsigned int h = hash_func(key);
    unsigned int index = h & ht->sizemask; /* 计算哈希桶索引 */
    HashNode *node = ht->table[index];

    /* 在哈希表中查找指定的key，如果已存在，则更新value */
    while (node) {
        if (strcmp(node->key, key) == 0) {
            strcpy(node->value, value);
            return;
        }
        node = node->next;
    }
    /* 创建新的哈希节点 */
    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);
    /* 将新的节点插入到哈希表中 */
    new_node->next = ht->table[index];
    ht->table[index] = new_node;
}

其中，参数`ht`为哈希表指针，而`key`和`value`则为待插入的键值对数据。在插入数据时，会先计算哈希值，然后根据掩码位计算哈希桶索引。接着，对于这个哈希桶中已有的键值对数据，会遍历整个链表查找指定的键，如果存在则更新其值；如果不存在，则新创建一个哈希节点，将指定的键值对数据插入到链表头上。

2.4 查询数据

在Redis中查询数据时，会先根据哈希键的哈希值计算其所在的哈希桶索引，然后在该哈希桶中查找指定的键值对数据。

具体实现代码如下：

HashNode * hash_query(HashTable *ht, const char *key) {
    unsigned int h = hash_func(key);
    unsigned int index = h & ht->sizemask; /* 计算哈希桶索引 */
    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，参数`ht`为哈希表指针，而`key`则为待查询的键。查询时，也会先计算哈希值，然后根据掩码位计算哈希桶索引。在哈希桶中查找指定的键时，也会遍历整个链表，直到找到对应的节点。

3. 总结

以上便是Redis底层机制中Hash存储方式的详细实现。Hash存储方式是Redis高效存储数据的关键部分之一。通过哈希算法计算键的哈希值，可以快速地定位到对应的哈希桶，从而避免了对整个数据库的遍历，大大提高了查询效率。因此，在实际Redis应用中，Hash存储方式应该得到高度关注和重视。