Redis内存模型(1)：内存统计及划分

1. 内存统计

查看命令：info memory
示例：

部分含义：

• used_memory：
  Redis分配器分配的内存总量（单位是字节），包括使用的虚拟内存。
• used_memory_rss：
  Redis进程占据操作系统的内存（单位是字节）；除了分配器分配的内存之外，used_memory_rss还包括进程运行本身需要的内存、内存碎片等，但是不包括虚拟内存。

used_memory是从Redis角度得到的量，used_memory_rss是从操作系统角度得到的量。二者之所以有所不同，一方面是因为内存碎片和Redis进程运行需要占用内存，使得used_memory_rss可能更大；另一方面虚拟内存的存在，使得used_memory可能更大。

• mem_fragmentation_ratio：
  内存碎片比率，该值是used_memory_rss / used_memory；
  一般大于1，且该值越大，内存碎片比例越大。而小于1，说明Redis使用了虚拟内存，由于虚拟内存的媒介是磁盘，比内存速度要慢很多，当这种情况出现时，应该及时排查，如果内存不足应该及时处理，如增加Redis节点、增加Redis服务器的内存、优化应用等；
  一般来说，mem_fragmentation_ratio在1.03左右是比较健康的状态（对于jemalloc来说）。

由于在实际应用中，Redis的数据量会比较大，此时进程运行占用的内存与Redis数据量和内存碎片相比，都会小得多，mem_fragmentation_ratio便成了衡量Redis内存碎片率的参数。

• mem_allocator：
  Redis使用的内存分配器，在编译时指定；可以是 libc 、jemalloc或者tcmalloc，默认是jemalloc，如截图。

2.内存划分

Redis作为内存数据库，在内存中存储的内容主要是数据（键值对）；但除了数据以外，Redis的其他部分也会占用内存。Redis的内存占用可以划分为以下几个部分：

• 数据
  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；此外，Redis在存储对象时，并不是直接将数据扔进内存，而是会对对象进行各种包装：如redisObject、SDS等。

• 进程本身运行需要的内存
  Redis主进程本身运行肯定需要占用内存，如代码、常量池等等；这部分内存大约几兆，在大多数生产环境中与Redis数据占用的内存相比可以忽略。这部分内存不是由jemalloc分配，因此不会统计在used_memory中。

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。当然，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
  缓冲内存包括客户端缓冲区、复制积压缓冲区、AOF缓冲区等；其中，客户端缓冲存储客户端连接的输入输出缓冲；复制积压缓冲用于部分复制功能；AOF缓冲区用于在进行AOF重写时，保存最近的写入命令。在了解相应功能之前，不需要知道这些缓冲的细节；这部分内存由jemalloc分配，因此会统计在used_memory中。

• 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，而且数据之间的大小相差很大，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。

内存碎片的产生与对数据进行的操作、数据的特点等都有关；此外，与使用的内存分配器也有关系：如果内存分配器设计合理，可以尽可能的减少内存碎片的产生。后面将要说到的jemalloc便在控制内存碎片方面做的很好。
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：因为重启之后，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。