redis内存

前言

redis的所有的数据都存在内存中，所以如何合理高效的利用redis内存就变得非常的重要了。首先我们应该知道redis的内存主要消耗在什么地方，怎么管理内存，怎么做才能够让redis的内存优化。这样才能用更少的内存，存储更多的数据，降低成本。

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叙述

内存消耗

我们可以使用info命令查看redis中的内存的消耗情况，查看redis内存消耗的相关指标，从而可以更好的分析内存。

• mem_fragmentation_ratio > 1 说明多出来的部分名没有用于数据存储，而是被内存碎片所消耗，相差越大，说明内存碎片率越严重。
• mem_fragmentation_ratio < 1 一般出现在Redis内存交换（Swap）到硬盘导致（used_memory > 可用最大内存时，Redis会把旧的和不适用的数据写入到硬盘，这块空间就叫Swap空间），出现这种情况需要格外关注，硬盘速度远远慢于内存，Redis性能就会变得很差，甚至僵死。

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内存消耗的划分

对象内存

  对象内存是redis内存中占用最大的一块，存储着所有的用户的数据。redis所有的数据都采用的是key-value型数据类型，每次创建键值对的时候，都要创建两个对象，key对象和value对象。key对象都是字符串，value对象的存储方式，包括五种数据类型：string,list,hash,set,zset。每种存储方式在使用的时候长度、数据类型不同，则占用的内存就不同。

缓冲内存

  主要包括：客户端缓冲、复制积压缓冲区、AOF缓冲区
客户端缓冲：普通的客户端的连接（大量连接），从客户端（主要是复制的时候，异地跨机房，或者主节点下有多个从节点），订阅客户端（发布订阅功能，生产大于消费就会造成积压）
复制积压缓冲：2.8版本之后提供的可重用的固定大小缓冲区用于实现部分复制功能，默认1MB，主要是在主从同步时用到。
AOF缓冲区：持久化用的，会先写入到缓冲区，然后根据响应的策略向磁盘进行同步，消耗的内存取决于写入的命令量和重写时间，通常很小。

内存碎片

  目前可选的分配器有jemalloc、glibc、tcmalloc默认jemalloc
出现高内存碎片问题的情况：大量的更新操作，比如append、setrange；大量的过期键删除，释放的空间无法得到有效利用
解决办法：数据对齐，安全重启（高可用/主从切换）。

自身内存

  主要指AOF/RDB重写时redis创建的子进程内存的消耗，linux具有写时复制技术，父子进程会共享相同的物理内存页，当父进程写请求时会对需要修改的页复制出一份副本来完成写操作。

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管理内存

设置上限

  redis默认是无限使用内存。所以在使用的时候尽量的去配置maxmemory，给redis设置内存使用上限，防止因redis的无限使用造成系统内存耗尽。需注意的是maxmemory配置的是Redis实际使用的内存量，即used_memory，由于有内存碎片的存在，所以实际的内存使用比used_memory要大。
Redis可以动态的执行内存的调整：

config set maxmemory 6GB

配置内存回收策略

删除过期的对象

1. 过期键的删除
惰性删除：什么时候执行呢？就是在客户端读取带有超时属性的键时，如果已经超过键值设置的过期时间，则删除并返回空。这样做的目的是主要是为了节省CPU成本考虑，不需要单独维护TTL链表来处理过期键的删除。但是，如果单独使用这种存在一个问题，如果当前的键值永远不再被访问呢？就不删除了吗？那肯定不行，这就会造成内存泄漏的问题。那Redis是怎么解决的呢？Redis提供了一个定时任务的删除机制来做补充。
2. 定时任务删除
Redis内存维护了一个定时任务，默认是每秒运行10次。具体的逻辑图如下：

溢出控制策略

当Redis使用的内存达到上限maxmemory后，就会根据maxmemory-policy设置的相关策略进行对应的操作。

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内存优化

Hashtable

Redis所有的数据存储都是Key-Value的数据类型。整体的结构是Redis自己实现的hashtable，Redis有两个hashtable存在，但是只有其中一个是用来存数据的，另一个hashtable的存在是为了在扩容的时候用的。通过采用渐进式的方式，把旧的hashtable中的数据逐渐的复制到另外一个hashtable中去。为什么采用渐进式呢？因为Redis是单线程的，扩容一直数据的迁移是很耗费时间的，所以迁移的过程是不能对Redis的其他使用造成影响。所以采用渐进式。

redisObect对象

Redis中所有的值对象内部定义都是redisObject结构体。

简单动态字符串（simple dynamic string,SDS）

在Redis中，字符串对象时经常用到的。Redis中字符串的结构也是Redis自己定义的结构。

编码优化

Redis有5中不同的存储格式：String，List，Hash，Set，Zset，但是不同的类型，在存储到Redis中时会有不同的底层数据结构实现。类似集合ArrayList的底层实现是数组，而Linkedlist的底层实现是链表结构一样，编码不同，则存储是占用的内存以及读写的效率也是不同的。

embstr与raw的区别
  在讲两种编码格式的区别之前，先讲点其他的，现代的计算机的结构上边在CPU和内存之间存在一个缓存结构，用来协调CPU的高效和访存的相对缓慢的矛盾。平时听到的L1 Cache，L2 Cache，L3 Cache就是这个缓存。当CPU要访问内存之前会先在缓存里面找一找看有没有，如果没有，就去内存找，找到之后放到缓存里面。这个缓存的最小单位一般是64字节，一次性缓存连续的64个字节，这个最小的单位称为缓存行。
  在Redis中，每个value对象都有一个redisObject对象头，对于Redis的字符串对象，当读取数据时，拿到*ptr指针，然后再去找到指向的SDS对象，如果这个对象距离很远，就会影响Redis读取的效率。因此在Redis中设计了一种特殊的编码结构，这种结构就是embstr，它把redisObject请求头和SDS对象紧紧地挨到一起，然后整体放到一个缓存行中去，这样，在查询的时候就可以直接从缓存中获取到相关的数据，提高了查询的效率。

   在上边也讲了，缓存行一般的长度为64字节，如果想要把对象存到缓存行中，首先整体的长度不得超过64字节，每个请求头redisObject占用16字节，而SDS至少有3个自己被占用，同时Redis中会以\0来作为结尾的标志，也占用一个字节，因此，留给可输入的数据的长度就成了（64-16-3-1）=44字节，当存储的数据长度超过了44字节，就会变成raw的编码形式。

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小结

关于redis内存就先讲到这里了，继续加油。

感谢您的阅读~~