简介
Redis是一种基于内存的数据库，通过将数据存储在内存中而不是磁盘上，显著提高了读写效率。因此，监控Redis的内存使用情况并理解其内存模型，对于高效且长期稳定地使用Redis至关重要。
Redis提供以下命令来查询当前Redis内存的使用情况：
info memory
执行该命令后，输出结果如下：
具体指标如下所示：
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| used_memory | Redis分配器分配的总内存量，即内部存储的所有数据的内存占用量 |
| used_memory_human | 以可读的格式返回used_memory |
| used_memory_rss | 从操作系统角度显示Redis进程占用的物理内存总量 |
| used_memory_rss_human | used_memory_rss的用户友好格式显示 |
| used_memory_peak | 内存使用的最大值，表示used_memory的峰值 |
| used_memory_peak_human | 以可读的格式返回used_memory_peak的值 |
| used_memory_lua | Lua引擎所消耗的内存大小 |
| mem_fragmentation_ratio | used_memory_rss / used_memory的比值，表示内存碎片率 |
| maxmemory | Redis能够使用的最大内存上限，0表示没有限制，以字节为单位 |
| maxmemory_policy | Redis使用的内存回收策略，包括noeviction、allkeys-lru、volatile-lru、allkeys-random、volatile-random或volatile-ttl，默认是noeviction，即不会回收 |
通常，mem_fragmentation_ratio大于1，且该值越大，内存碎片比例越大。对于jemalloc来说，mem_fragmentation_ratio在1.03左右是比较健康的状态。
Redis内存划分
作为内存数据库，Redis在内存中主要存储数据（键值对）。除了数据本身，Redis的其他部分也会占用内存。Redis的内存占用主要可以划分为以下几个部分：
- 对象内存：这是数据库数据的主要部分，占用的内存会统计在used_memory中。Redis使用键值对存储数据，值（对象）包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合这五种类型。Redis内部可能有两种或更多的内部编码实现这些类型。此外，Redis在存储对象时，会对对象进行各种包装，如redisObject、SDS等。本文后续将详细介绍Redis中数据存储的细节。
- 进程本身运行内存：Redis主进程运行需要占用的内存，如代码和常量池等。这部分内存大约几兆，在大多数生产环境中可以忽略。这部分内存不是由jemalloc分配，因此不会统计在used_memory中。
- 补充说明：除了主进程外，Redis创建的子进程运行也会占用内存，如Redis执行AOF、RDB重写时创建的子进程。这部分内存不属于Redis进程，也不会统计在used_memory和used_memory_rss中。
- 缓冲内存：包括客户端缓冲区、复制积压缓冲区、AOF缓冲区等。客户端缓冲区存储客户端连接的输入输出缓冲；复制积压缓冲区用于部分复制功能；AOF缓冲区用于在进行AOF重写时保存最近的写入命令。这部分内存由jemalloc分配，因此会统计在used_memory中。
输入缓冲无法控制，最大空间为1G，如果超过将断开连接。输入缓冲区不受maxmemory控制，假设一个Redis实例设置了maxmemory为4G，已经存储了2G数据，但此时输入缓冲区使用了3G，就已经超出了maxmemory限制，可能导致数据丢失、键值淘汰或者OOM。
- 内存碎片：内存碎片是Redis在分配、回收物理内存过程中产生的。例如，如果对数据的更改频繁，且数据之间的大小差异很大，可能导致Redis释放的空间在物理内存中并没有释放，但Redis又无法有效利用，这就形成了内存碎片。内存碎片不会统计在used_memory中。内存碎片的产生与数据操作、数据特点以及使用的内存分配器有关。jemalloc在控制内存碎片方面表现出色。如果Redis服务器中的内存碎片已经很大，可以通过安全重启的方式减小内存碎片：重启后，Redis重新从备份文件中读取数据，在内存中进行重排，为每个数据重新选择合适的内存单元，减小内存碎片。
内存回收策略
Redis的内存回收机制主要体现在两个方面：
-
过期键的删除：
- 惰性删除：在客户端读取带有超时属性的键时，如果已超过设置的过期时间，则删除并返回空。这主要是为了节省CPU成本，不需要单独维护TTL链表来处理过期键的删除。但如果键值永远不再被访问，就不会删除，可能会导致内存泄漏。Redis通过定时任务删除机制来补充这一问题。
- 定时任务删除：Redis内部维护了一个定时任务，默认每秒运行十次。删除的逻辑如下图所示：
- 内存溢出控制策略：当Redis使用的内存达到上限maxmemory后，会根据maxmemory-policy设置的相关策略进行操作。Redis支持以下六种策略：
| 策略 | 备注 |
|---|---|
| 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 |
| volatile-lru | 只对设置有超时属性的Key根据LRU算法执行删除操作，如果没有可删除的Key，则回退到noeviction策略 |
| allkeys-lru | 针对所有key，根据LRU算法执行删除操作直到回收到足够内存空间 |
| allkeys-random | 随机删除所有键，直到腾出足够空间 |
| volatile-random | 针对带有过期属性的键，进行删除操作，直到腾出足够空间 |
| volatile-ttl | 根据键值对象的ttl属性，删除最近将要过期的数据。如果没有，则回退到noeviction策略 |
参考：
