小孟的技术笔记

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Redis的内存管理 ​

一、是什么？ ​

Redis的内存管理指其高效控制内存分配、回收和数据存储的机制。作为内存数据库，Redis将所有数据存储在内存中，通过智能策略最大化内存利用率并防止溢出。核心包括：

  1. 内存分配器：默认使用jemalloc（高效碎片管理）。
  2. 过期键处理：自动删除过期数据。
  3. 淘汰策略：内存不足时删除部分数据（如LRU、LFU）。
  4. 数据结构优化：如压缩列表、整数集合等节省内存的结构。

二、解决什么问题 ​

  1. 内存有限性：物理内存有限，需高效存储海量数据。
  2. 内存碎片：频繁增删数据导致碎片，降低利用率。
  3. 数据过期：自动清理无效数据，避免内存浪费。
  4. 内存溢出：内存满时防止服务崩溃。

三、核心方法 ​

  1. 过期键删除：

    • 惰性删除：访问键时检查过期时间并删除（expireIfNeeded函数）。
    • 定期删除：周期性扫描部分过期键（activeExpireCycle函数）。

  2. 内存淘汰策略（maxmemory-policy配置）：

    策略描述
    volatile-lru从设置过期时间的键中淘汰最近最少使用的
    allkeys-lru从所有键中淘汰最近最少使用的
    volatile-lfu淘汰使用频率最低的过期键（Redis 4.0+）
    allkeys-lfu淘汰所有键中使用频率最低的
    volatile-random随机淘汰过期键
    allkeys-random随机淘汰任意键
    volatile-ttl淘汰剩余生存时间（TTL）最短的过期键
    noeviction默认策略，拒绝写入并返回错误

  3. 数据结构优化：

    • 小数据用ziplist（压缩列表）而非哈希表。
    • 整数集合用intset存储纯整数。

四、应用场景 ​

  1. 缓存系统：通过LRU/LFU自动淘汰冷数据。
  2. 会话存储：结合过期时间自动清理无效会话。
  3. 实时计数器：incr命令内存占用低，避免溢出。
  4. 消息队列：Stream数据类型控制内存上限。

五、Java示例（Jedis客户端） ​

java
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;

public class RedisMemoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try (JedisPool pool = new JedisPool("localhost", 6379);
             Jedis jedis = pool.getResource()) {
            
            // 1. 设置键过期时间（自动删除）
            jedis.setex("user:101:session", 3600, "token123");
            
            // 2. 配置淘汰策略（需在redis.conf设置）
            // 命令行： config set maxmemory-policy allkeys-lru
            
            // 3. 内存优化：使用哈希存储小对象
            jedis.hset("user:102", "name", "Alice");
            jedis.hset("user:102", "age", "28");
            
            // 4. 监控内存使用
            System.out.println("Memory Usage: " + jedis.memoryUsage("user:102"));
        }
    }
}

六、重要注意事项 ​

  1. 淘汰策略选择：
    • 缓存场景用allkeys-lru，持久化数据用volatile-lru。
    • noeviction可能导致写失败，需谨慎。
  2. 内存监控：
    • 命令：INFO memory（查看碎片率mem_fragmentation_ratio）。
    • 碎片率 > 1.5 时建议重启或启用activedefrag yes。
  3. 大Key风险：
    • 单个Key过大（如10MB）阻塞操作，需拆分。
  4. 32位系统限制：
    • 最大内存默认为3GB，需显式设置maxmemory。

七、总结 ​

Redis内存管理通过智能分配+淘汰策略+数据结构优化，解决了内存有限性、碎片和溢出的核心问题。

  • 最佳实践：
    1. 根据场景选淘汰策略（如allkeys-lfu）。
    2. 监控mem_fragmentation_ratio。
    3. 避免大Key，多用哈希/压缩列表。
  • JDK 8+结合：Java应用可通过Jedis或Lettuce客户端设置TTL和策略，确保Redis高效运行。