Redis 内存

环境说明

Linux（CentOS7.3）-Redis6.0.5源码编译版

Redis 的所有数据都存储在内存中，内存是系统中的一个非常珍贵的资源，不能随意浪费，所以如何合理高效地利用 Redis 内存就变得非常重要了。Redis 的内存机制：

  1. 知道 Redis 的内存主要消耗在什么地方
  2. 如何管理内存

    查看内存

    info memory 命令可以查看 Redis 内存消耗情况，是分析 Redis 内存使用情况的好工具。执行命令后如下：
    image.png
    重点关注几个指标：
属性名 属性说明
used_memory Redis 分配器分配的内存总量，指 Redis 存储的所有数据所占的内存
used_memory_human 以可读的形式返回 used_memory
used_memory_rss Redis 进程占用的物理内存总量
used_memory_peak used_memory 使用的峰值
used_memory_peak_human 可读格式返回 usedmemorypeak
used_memory_lua Lua 引擎消耗的内存大小
mem_fragmentation_ratio usedmemoryrss/used_memory 比值，内存碎片率
mem_allocator Redis 所使用的内存分配器，默认 jemalloc

这里需要重点关注

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。在理想情况下 mem_fragmentation_ratio 只会比 1 稍微大一点点，也就是 usedmemoryrss 的值应该只比 used_memory 稍微高一些。

内存消耗划分

Redis 的内存主要包括：对象内存 + 缓冲内存 + 自身内存 + 内存碎片。如下
image.png

对象内存

对象内存是 Redis 内存中占用最大的一块，存储着所有的用户数据。 Redis 是一个 key-value 的内存数据库，所有的数据都采用 key-value 型数据类型，每次在创建 key-value 键值对对象的时候都要创建两个对象：key 对象和value 对象。其中 key 对象是字符串，value 对象有五中数据类型-String、Hash、List、Set、Zset，每种数据类型在使用的时候占用的内存不同。

缓冲内存

主要包括：客户端缓冲、AOF 缓冲区、复制积压缓冲区。

  • 客户端缓冲：普通的客户端连接
  • AOF 缓冲区：Redis 持久化分为两种：RDB 和 AOF，其中 RDB 是内存快照，AOF 是将 Redis 的命令 append 在文件中，不过在写入文件之前会先写入到缓冲区，然后根据不同的持久化策略向磁盘进行同步。在进行 AOF 重写时也有一个AOF 重写缓冲区。一般 AOF 缓冲区都会比较小。
  • 复制积压缓冲区：主要用于主从同步。在进行主从同步时，Redis 会将最新的命令写入到复制积压缓冲区，在进行复制的时候，会校验复制偏移量是否在复制积压缓冲区中，如果是则进行部分复制，否则进行全量复制。它默认情况下是 1MB，需要根据实际请求适当调整他的大小，毕竟设置太小的话，可能会使部分复制退化为全量复制。

    自身内存

    自身内存主要指 AOF/RDB 的时候 Redis 创建子进程内存的消耗，一般这部分的消耗会比较小。

    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）。

    内存管理

    设置 maxmemory

    如果不设置 maxmemory ，Redis 则默认使用无限内存，所以为了 Redis 不系统的内存耗尽，在使用 Redis 的时候尽量去配置 maxmemory，给 Redis 设置内存使用上限。maxmemory 配置的是 Redis 的实际使用内存，即 usedmemory，但是由于有内存碎片的存在，所以 Redis 实际使用的内存会比 usedmemory 要大，在合理情况下一般只会大一点点。

    配置内存回收策略

    Redis 回收内存大致有两种机制：
  1. 删除达到过期时间的对象
  2. 当内存达到 maxmemory 时触发内存溢出控制策略，强制删除选择出来的对象

Redis 删除过期键值对对象一般有两种策略：惰性删除和主动定时任务删除。
惰性删除：这种删除策略，Redis 不会主动去删除已经过期的键值对，而是等待客户端去读取带有超时属性的键时，如果已经超时了则删除该键值对对象，然后返回空。这样有一个好处就是节省了 CPU ，因为 Redis 不需要单独去维护 TTL 链表来处理过期键的删除，但是有一个坏处就是如果过期的键一直都没有被访问，则永远不会被删除了。那么怎么解决呢？Redis 提供了一个定时任务的删除机制来补救。
定时任务删除：Redis 内部维护一个定时任务，默认是每秒运行 10 次，删除逻辑如下图：
image.png
内存溢出控制策略
当 Redis 所用内存达到 maxmemory 上限时会触发相应的溢出控制策略。Redis支持6种策略，如下所示：

策略 说明
noeviction 默认策略，不会删除任何数据，拒绝所有写入操作并返 回客户端错误信息（error）OOM command not allowed when used memory，此 时Redis只响应读操作。
volatile-lru 根据LRU算法删除设置了超时属性（expire）的键，直 到腾出足够空间为止。如果没有可删除的键对象，回退到noeviction策略。
allkeys-lru 根据LRU算法删除键，不管数据有没有设置超时属性， 直到腾出足够空间为止。
allkeys-random 随机删除所有键，直到腾出足够空间为止。
volatile-random 随机删除过期键，直到腾出足够空间为止。
volatile-ttl 根据键值对象的ttl属性，删除最近将要过期数据。如果没有，回退到noeviction策略。

内存溢出控制策略可以使用 configsetmaxmemory-policy{policy} 语句进行动态配置。
当 Redis 因为内存溢出删除键时，可以通过执行 info stats 命令查看 evicted_keys 指标找出当前 Redis 服务器已剔除的键数量。