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前言

Github：https://github.com/HealerJean

博客：http://blog.healerjean.com

1、引入

Redis 是一个非常耗费内存的数据库，它所有的数据都放在内存里。如果我们不注意节 约使用内存，Redis 就会因为我们的无节制使用出现内存不足而崩溃。

Redis 作者为了优化数据结构的内存占用，也苦心孤诣增加了非常多的优化点，这些优化也是以牺牲代码的可读性 为代价的，当然毫无疑问这是非常值得的，尤其像 Redis 这种数据库。

2、32bit vs 64bit

Redis 如果使用 32bit 进行编译，内部所有数据结构所使用的指针空间占用会少一半， 如果你对Redis 使用内存不超过 4G，可以考虑使用 32bit 进行编译，可以节约大量内存。 4G 的容量作为一些小型站点的缓存数据库是绰绰有余了，如果不足还可以通过增加实例的方式来解决。

3、小对象压缩存储 (ziplist)

如果 Redis 内部管理的集合数据结构很小，它会使用紧凑存储形式压缩存储。

这就好比 HashMap 本来是二维结构，但是如果内部元素比较少，使用二维结构反而浪费空间，还不如使用一维数组进行存储，需要查找时，因为元素少进行遍历也很快，甚至可 以比 HashMap 本身的查找还要快。比如下面我们可以使用数组来模拟 HashMap 的增删改 操作。

image-20210531175325393

3.1、Hash 元素少的时候用ziplist

如果它存储的是 hash 结构，那么 key 和 value 会作为两个 entry 相邻存在一起。

127.0.0.1:6379> hset hello a 1 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hello b 2 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hello c 3 
(integer) 1

127.0.0.1:6379> type hello
hash
127.0.0.1:6379> object encoding hello 
"ziplist"

3.2、zset 元素少的时候用ziplist

如果它存储的是 zset，那么 value 和 score 会作为两个 entry 相邻存在一起。


127.0.0.1:6379> zadd world 1 a 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd world 2 b 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd world 3 c 
(integer) 1

127.0.0.1:6379> type word
zset
127.0.0.1:6379> object encoding world 
"ziplist"

3.3、set 存放整数元素少的时候用intset

Redis 的 intset 是一个紧凑的整数数组结构，它用于存放元素都是整数的并且元素个数 较少的 set 集合

如果 set 里存储的是字符串，那么 sadd 立即升级为 hashtable 结构。

127.0.0.1:6379> sadd hello 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding hello
"intset"


127.0.0.1:6379> sadd hello yes no
(integer) 2
127.0.0.1:6379> object encoding hello 
"hashtable"

4、小对象存储界限

当集合对象的元素不断增加，或者某个 value 值过大，这种小对象存储也会 被升级为标准结构。Redis 规定在小对象存储结构的限制条件如下:

条件 长度/大小 说明
hash-max-zipmap-entries 512 hash 的元素个数超过 512 就必须用标准结构存储
hash-max-zipmap-value 64 hash 的任意元素的 key/value 的长度超过 64 就必须用标准结构存储
     
list-max-ziplist-entries 512 list 的元素个数超过 512 就必须用标准结构存储
list-max-ziplist-value 64 list 的任意元素的长度超过 64 就必须用标准结构存储
     
zset-max-ziplist-entries 128 zset 的元素个数超过 128 就必须用标准结构存储
zset-max-ziplist-value 64 zset 的任意元素的长度超过 64 就必须用标准结构存储
     
set-max-intset-entries 512 set 的整数元素个数超过 512 就必须用标准结构存储

5、内存回收机制

Redis 并不总是可以将空闲内存立即归还给操作系统。

如果当前 Redis 内存有 10G，当你删除了 1GB 的 key 后，再去观察内存，你会发现 内存变化不会太大。原因是操作系统回收内存是以页为单位，如果这个页上只要有一个 key 还在使用，那么它就不能被回收。Redis 虽然删除了 1GB 的 key，但是这些 key 分散到了 很多页面中，每个页面都还有其它 key 存在，这就导致了内存不会立即被回收。

问题1：有办法空闲内存清除吗？

答案：有的（但是不会使用，太危险），执行 flushdb（将当前库数据清除），然后再观察内存会发现内存确实被回收了。原因是所有的 key 都干掉了，大部分之前使用的页面都完全干净了，会立即被操作系统回收。

问题2：尚未回收的空闲内存怎么办呢，难道一直空着吗？

答案：Redis 虽然无法保证立即回收已经删除的 key 的内存，但是它会重用那些尚未回收的空闲内存。这就好比电影院里虽然人走了，但是座位还在，下一波观众来了，直接坐就行。而 操作系统回收内存就好比把座位都给搬走了。这个比喻是不是很 6?

6、内存分配算法

内存分配是一个非常复杂的课题，需要适当的算法划分内存页，需要考虑内存碎片，需要平衡性能和效率。

Redis 为了保持自身结构的简单性，在内存分配这里直接做了甩手掌柜，将内存分配的 细节丢给了第三方内存分配库去实现。

目前 Redis 可以使用 jemalloc(facebook) 库来管理内 存，也可以切换到 tcmalloc(google)。因为 jemalloc 相比 tcmalloc 的性能要稍好一些，所以 Redis 默认使用了 jemalloc。

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