Redis ： 理解内存

1. 内存消耗

1.1 内存使用统计

重点关注的指标：
（1）used_memory_rss：从操作系统角度显示Redis进程占用的物理内存的总量。
（2）used_memory：Redis分配器分配的内存总量，所有数据内存的占用量。
（3）mem_fragmentation_ratio= used_memory_rss/used_memory。
如果ratio>1: 表示部分内存没有用于数据存储，而是被内存碎片所消耗。
如果ratio<1：表示操作系统把redis内存sweap到硬盘导致。

1.2 内存消耗划分

Redis 内存消耗主要包括： 自身内存+对象内存+缓冲内存+内存碎片。
（1）对象内存是Redis内存占用最大的一块。
（2）缓冲内存包括客户端缓冲，复制积压缓冲区，AOF缓冲区。
（3）Redis默认的内存分配器采用jemalloc。

2. 内存管理

2.1 设置内存上限

（1）使用maxmemory参数限制最大可用内存。由于内存碎片的存在，实际消耗的内存可能比maxmemory大。

2.3 内存回收策略

包括两个策略：
（1）删除过期的对象
a. 惰性删除
当客户端读取带有超时属性的键时，如果已经超过键的过期时间，会自动执行删除操作并返回空。但是这种方式存在内存泄漏问题，如果一个键过期了一直没有被访问将无法得到及时删除，从而导致内存不能及时释放。

b.定时任务删除
Redis内部维护一个定时任务，默认每秒运行10次，流程如下：

• 定时任务随机检查20个键，发现过期时删除键。
• 如果检查的键种有25%的键过期了，循环执行回收逻辑直到不足25%。

（2）内存溢出达到maxmemory上限，触发内存溢出控制策略。6种策略如下：

• noeviction: 默认策略。不删除任何数据，拒绝所有写入操作，返回给客户段：OOM command not allow when used memory。
• volatile-lru：根据LRU算法删除了有超时属性的键，知道腾出足够空间为止。
• allkeys-lru：根据LRU算法删除键，不管数据有没有设置超时属性。
• allkey-random：随机删除所有键，知道腾出足够的空间。
• volatile-random：随机删除过期键
• voaltile-ttl：根据ttl属性，删除最近将要过期的数据。

3. 内存优化

3.1 redisObject 对象

（1）Redis 存储的所有值对象在内部定义为redisObject 结构体，redisObject 包括以下字段：

• type：当前数据使用的数据类型。e.g. string, hash, set, zset, list.
• encoding 字段：Redis内部编码类型。
• lru：字段：记录对象最后一次被访问的时间。
• refcount 字段：记录当前对象被引用次数。
• ptr 字段：指向数据的指针。

3.2 缩减键值对象

3.3. 共享对象池

3.4 字符串优化

3.4.1 字符串结构

（1）内部使用简单动态字符串（simple dynamic string, SDS）。int len:已用字节长度。int free : 未用字节长度。 char buf[]：字节数组。
（2）注意：尽量减少字符串频繁修改操作如append,setrange,改为直接使用set修改字符串，降低预分配带来的内存浪费。

3.5 编码优化

（1）Redis 为什么对一种数据结构实现多种编码方式？
通过不同编码方式实现空间和实现效率上的平衡。
（2）转化规则只能从小内存编码向大内存编码转换。

3.5.3 ziplist 编码

（1）ziplist编码的主要目的是节省内存。
（2）内部结构：zlbytes,zltail,zllen,entry-1,entry-2…zlend。
（3）每个entry: pre_entry_bytes_length,encoding,contents。
（4）zlbytes:记录整个压缩列表所占字节长度。
（5）zltail:记录距离尾节点的偏移量。
（6）zllen：记录压缩节点数量。
（7）entry：记录具体的节点。
（8）pre_entry_bytes_len:记录前一个节点所占空间。
（9）encoding
（10）content：保存节点的值
（11）zlend：记录列表结尾，占用一个字节。