Redis为什么这么快？一文深入了解Redis内存模型！

Redis 是目前最火爆的内存数据库之一，通过在内存中读写数据，大大提高了读写速度，可以说 Redis 是实现网站高并发不可或缺的一部分。

我们使用 Redis 时，会接触 Redis 的 5 种对象类型（字符串、哈希、列表、集合、有序集合），丰富的类型是 Redis 相对于 Memcached 等的一大优势。

在了解 Redis 的 5 种对象类型的用法和特点的基础上，进一步了解 Redis 的内存模型，对 Redis 的使用有很大帮助，例如：

估算 Redis 内存使用量。目前为止，内存的使用成本仍然相对较高，使用内存不能无所顾忌；根据需求合理的评估 Redis 的内存使用量，选择合适的机器配置，可以在满足需求的情况下节约成本。

优化内存占用。了解 Redis 内存模型可以选择更合适的数据类型和编码，更好的利用 Redis 内存。

分析解决问题。当 Redis 出现阻塞、内存占用等问题时，尽快发现导致问题的原因，便于分析解决问题。

这篇文章主要介绍 Redis 的内存模型（以 3.0 为例），包括 Redis 占用内存的情况及如何查询、不同的对象类型在内存中的编码方式、内存分配器(jemalloc)、简单动态字符串(SDS)、RedisObject 等；然后在此基础上介绍几个 Redis 内存模型的应用。

Redis 内存统计

工欲善其事必先利其器，在说明 Redis 内存之前首先说明如何统计 Redis 使用内存的情况。

在客户端通过 redis-cli 连接服务器后（后面如无特殊说明，客户端一律使用redis-cli），通过 info 命令可以查看内存使用情况：info memory。

其中，info 命令可以显示 Redis 服务器的许多信息，包括服务器基本信息、CPU、内存、持久化、客户端连接信息等等；Memory 是参数，表示只显示内存相关的信息。

返回结果中比较重要的几个说明如下：

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（即 swap）；Redis 分配器后面会介绍。used_memory_human 只是显示更友好。

used_memory_rss

Redis 进程占据操作系统的内存（单位是字节），与 top 及 ps 命令看到的值是一致的。

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。

因此，used_memory 和 used_memory_rss，前者是从 Redis 角度得到的量，后者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，使得前者可能比后者小，另一方面虚拟内存的存在，使得前者可能比后者大。

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。

因此 used_memory_rss 和 used_memory 的比例，便成了衡量 Redis 内存碎片率的参数；这个参数就是 mem_fragmentation_ratio。

mem_fragmentation_ratio

内存碎片比率，该值是 used_memory_rss / used_memory 的比值。

mem_fragmentation_ratio 一般大于 1，且该值越大，内存碎片比例越大；mem_fragmentation_ratio<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）。

上面截图中的 mem_fragmentation_ratio 值很大，是因为还没有向 Redis 中存入数据，Redis 进程本身运行的内存使得 used_memory_rss 比 used_memory 大得多。

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；截图中使用的便是默认的 jemalloc。

Redis 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）；通过前面的叙述可以知道，除了数据以外，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：

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。