Redis内存管理机制是什么？

Redis 的内存管理机制是其高性能的核心设计之一，主要通过以下机制实现高效内存利用和关键数据管理：

一、核心内存分配器

1. 默认分配器（jemalloc）

   • Redis 默认采用 jemalloc 替代传统 malloc，减少内存碎片并提升多线程场景下的分配效率。
   • 其他可选：libc（默认Linux分配器）、tcmalloc（Google优化版）。

2. 内存池预分配

   • 预先分配内存块池，减少频繁系统调用（如 sbrk 或 mmap）。

二、键值存储优化

1. 动态字符串（SDS）

   • 自动扩容机制（预分配冗余空间），减少字符串修改时的内存重分配次数。
   • 二进制安全，支持任意数据类型存储。

2. 哈希表渐进式扩容

   • 采用双哈希表（dictht[0] 和 dictht[1]），扩容时逐步迁移数据，避免瞬时阻塞。

3. 压缩存储

   • ziplist：小数据时使用连续内存存储（如 Hash/List 元素较少时）。
   • intset：整数集合优化存储（纯整数场景）。
   • quicklist：链表+ziplist 混合结构（List 类型默认）。

三、过期数据清理

1. 惰性删除（Lazy Expire）

   • 访问键时检查过期时间，过期则立即删除。
   • 优点：无额外CPU开销；缺点：可能积累短期无用数据。

2. 定期删除（Active Expire）

   • 周期性随机抽查键（默认每秒10次），清理过期键。
   • 通过 hz 参数调整频率（权衡CPU与内存）。

四、内存淘汰策略（Eviction Policies）

当内存达到 maxmemory 限制时触发（需显式配置）：

# redis.conf 示例配置
maxmemory 2gb
maxmemory-policy allkeys-lru

可选策略： - LRU（最近最少使用）：近似LRU算法（随机采样5键淘汰最久未使用）。 - LFU（最不经常使用）：基于访问频率淘汰（Redis 4.0+）。 - TTL：优先淘汰剩余存活时间短的键。 - 随机淘汰（allkeys-random/volatile-random）。 - 不淘汰（noeviction，默认报错OOM）。

五、高级优化技术

1. 共享对象池

   • 小整数（0~9999）等常用值全局共享，减少重复存储。

2. 内存碎片整理

   • Redis 4.0+ 支持 activedefrag 自动整理碎片（需手动启用）。
   • 监控指标：mem_fragmentation_ratio（>1.5 需关注）。

3. 分片存储（Sharding）

   • 通过集群模式分散数据，降低单节点内存压力。

六、监控与调优建议

1. 关键命令

   INFO memory            # 查看内存使用详情
   MEMORY STATS           # 详细内存统计（Redis 4.0+）
   MEMORY USAGE key       # 计算特定键的内存占用
   

2. 调优方向

   • 合理设置 maxmemory 和淘汰策略。
   • 对短生命周期数据启用过期时间。
   • 大Key拆分（如 HASH 分多个字段存储）。

通过组合上述机制，Redis 在保证高性能的同时，实现了灵活的内存控制。实际应用中需根据业务特点（如读/写比例、数据时效性）选择合适的策略。