一、简介
Redis 所有的数据都存在内存中，当前内存虽然越来越便宜，但跟廉价的硬盘相比成本还是比较昂贵，因此如何高效利用Redis 内存变得非常重要
介绍Redis内存之前首先说明如何统计Redis使用内存的情况。
二、内存消耗划分
Redis 进程内消耗主要包括：自身内存 + 对象内存 + 缓冲内存 + 内存碎片， 其中Redis 空进程自身内存消耗非常少，通常 used_memory_rss 在 3MB 左右，used_memory在 800KB 左右，一个空的 Redis 进程消耗内存可以忽略不计。
1.对象内存
作为数据库，数据是最主要的部分；这部分占用的内存会统计在used_memory中。Redis使用键值对存储数据，其中的值（对象）包括5种类型，即字符串、哈希、列表、集合、有序集合。这5种类型是Redis对外提供的，实际上，在Redis内部，每种类型可能有2种或更多的内部编码实现；这些在之前的文章中有详解过https://blog.csdn.net/zhang09090606/article/details/115194101
2.缓冲内存
缓冲内存主要包括：客户端缓冲、复制积压缓冲区、 AOF 缓冲区。
客户端缓冲指的是所有接入到Redis 服务器 TCP 连接的输入输出缓冲。 输入缓冲无法控制，最大空间为1G ，如果超过将断开连接
3.内存碎片
Redis默认的内存分配器采用jemalloc，可选的分配器还有：glibc、 tcmalloc。内存分配器为了更好地管理和重复利用内存，分配内存策略一般 采用固定范围的内存块进行分配。例如jemalloc在64位系统中将内存空间划 分为：小、大、巨大三个范围。每个范围内又划分为多个小的内存块单位比如当保存5KB对象时jemalloc可能会采用8KB的块存储，而剩下的3KB空间变为了内存碎片不能再分配给其他对象存储。内存碎片问题虽然是所有内存服务的通病，但是jemalloc针对碎片化问题专门做了优化，一般不会存在过度碎片化的问题，正常的碎片率（mem_fragmentation_ratio）在1.03左右。但是当存储的数据长短差异较大时，
·小：[8byte]，[16byte，32byte，48byte，...，128byte]，[192byte，256byte，...，512byte]，[768byte，1024byte，...，3840byte]
·大：[4KB，8KB，12KB，...，4072KB]
·巨大：[4MB，8MB，12MB，...]
以下场景容易出现高内存碎片问题：
（1）频繁做更新操作，例如频繁对已存在的键执行 append 、 setrange 等更新操作。
（2）大量过期键删除，键对象过期删除后，释放的空间无法得到充分利用，导致碎片率上升
解决方案：
（1）数据对齐： 在条件允许的情况下尽量做数据对齐，比如数据尽量采用 数字类型或者固定长度字符串等，但是这要视具体的业务而定，有些场景无 法做到。
（2）安全重启： 重启节点可以做到内存碎片重新整理，因此可以利用高可 用架构，如Sentinel 或 Cluster ，将碎片率过高的主节点转换为从节点，进行安全重启
三、内存管理
Redis 使用 maxmemory 参数限制最大可用内存。限制内存的目的主要有：
（1）用于缓存场景，当超出内存上限 maxmemory 时使用 LRU 等删除策略释放空间。
（2）防止所用内存超过服务器物理内存。
Redis 的内存上限可以通过 config set maxmemory进行动态修改，即修改最大可用内存，例如当发现Redis-2没有做好内存预估，实际只用了不到2GB内存，而Redis-1实例需要扩容到6GB内存才够用，这时可以分别执行如下命令进行调整
四、内存回收策略
Redis 的内存回收机制主要体现在以下两个方面：
（1）删除到达过期时间的键对象。
（2）内存使用达到 maxmemory 上限时触发内存溢出控制策略
1.删除过期键对象
Redis 所有的键都可以设置过期属性，内部保存在过期字典中。由于进 程内保存大量的键，维护每个键精准的过期删除机制会导致消耗大量的 CPU，对于单线程的 Redis 来说成本过高，因此 Redis 采用惰性删除和定时任 务删除机制实现过期键的内存回收
惰性删除：
用于当客户端读取带有超时属性的键时，如果已经超过键设置的过期时间，会执行删除操作并返回空，这种策略是出于节省 CPU成本考虑，不需要单独维护 TTL 链表来处理过期键的删除。但是单独用 这种方式存在内存泄露的问题，当过期键一直没有访问将无法得到及时删 除，从而导致内存不能及时释放。正因为如此，Redis 还提供另一种定时任 务删除机制作为惰性删除的补充。
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（通过配置hz控制）。定时任务中删除过期键逻辑采用了自适应算法，根据键的 过期比例、使用快慢两种速率模式回收键
如果之前回收键逻辑超时，则在 Redis 触发内部事件之前再次以快模 式运行回收过期键任务，快模式下超时时间为1 毫秒且 2 秒内只能运行 1 次。 快慢两种模式内部删除逻辑相同，只是执行的超时时间不同。
2.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。 具体策略受maxmemory-policy 参数控制， Redis 支持 6 种策略
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）allkeys-random ：随机删除所有键，直到腾出足够空间为止。
（5）volatile-random ：随机删除过期键，直到腾出足够空间为止。
（6）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。
频繁执行回收内存成本很高，主要包括查找可回收 键和删除键的开销，如果当前Redis 有从节点，回收内存操作对应的删除命令会同步到从节点，导致写放大的问题