Redis开发与运维学习笔记---(14)
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Redis开发与运维学习笔记---(14)
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Redis内存优化
我们知道redis的数据都保存在内存中，如何高效利用内存变得尤为重要。这里主要从内存消耗、管理内存的原理与方法、内存优化技巧三个方面来讲述如何高效实现内存的存储。昨天说了内存消耗和内存管理方面的内容，今天主要描述内存优化相关知识。
01
redisobject
Redis使用object结构体来保存redis对象，
一个redisobject包含下面几个方面的内容：
type：对象类型，包含string，hash，list，set，zset等类型
encoding（内部编码类型）：redis的内部编码类型。
lru（LRU计时时钟）：记录对象最后一次被访问的时间。
refcount(引用计数器)：记录当前对象呗引用的次数，当该值为0时，可安全回收对象空间。
*ptr(数据指针)：与对象的内容相关，如果是整数，直接存储数据，否则表示指向数据的指针。
使用redisobject结构体来保存对象，可以根据对象的特点指定最合适的类型、编码方式，记录最后一次的访问时间，如果很久没有访问或者引用计数器refcount为0次，则可以回收对象空间，从而降低内存。
02
缩减键值对象
降低redis内存最直接的方式就是缩减key和value的长度。
key长度缩减，在完成描述业务情况下，键值越短越好。如user：frends可简化为u：fs
value长度缩减，首先是避免不必要的对象属性等，其次是将业务对象序列化成二进制数组放入redis，或者使用json、xml等将对象作为字符串存储在Redis中，如果占用内存还是较大，可以采用压缩的方法
03
共享对象池
redis在内存中维护了一个[0~9999]的整数对象池，用于节约内存。除了整数值对象，其他类型，如list，hash，set，zset中的元素也可以使用整数对象池。
127.0.0.1:6379> set hello 100
OK
127.0.0.1:6379> object refcount hello
(integer) 2
127.0.0.1:6379> set world 100
OK
127.0.0.1:6379> object refcount world
(integer) 3object refcount命令可以查看对象是否使用了整数对象池。
当我们设置hello为100时，引用数是2，当设置了world也是100时，引用数变为3，说明hello和world都使用了整数对象池中的100
有统计表明，redis在使用共享对象池后，相同的数据内存使用率降低了30%以上。这里需要注意一点，就是当我们开启了maxmemory和LRU淘汰策略后，整数对象池就无效了。这其中的原因是，共享对象意味着多个引用共享同一个redisobject，这时候LRU字段也会共享，导致无法获取每个对象的最后访问时间。
如果没有设置maxmemory，知道内存耗尽redis也不会进行内存回收，这也是有害的，所以当我们使用共享对象池的时候，要综合考虑实际情况。
04
字符串优化
redis没有使用c的原生字符串类型，而是自己实现了字符串结构。它的字符串有以下特点：
1、包含len、free、char[]三个部分，其中len代表长度，free代表剩余长度，char[]中是已占用的数据
2、可以在O(1)复杂度内获取字符串长度、已使用长度和未使用长度
3、redis字符串有预分配制度，在对字符串对象追加一定字节的数据后，redis的字符串会预分配一倍容量作为预留空间，而且会造成内存的重新分配，带来内存碎片率上升。因此，尽量减少字符串频繁的修改操作，例如append，setrange等，改为直接使用set修改字符串，降低预分配带来的内存浪费和内存碎片化
4、使用二级结构存储也能帮助我们节省内存，可以使用hmget，hmset进行字段的部分读取修改，而不用每次都整体存取。
05
编码优化
redis中针对5种数据结构，都设置了不同的编码方式。每种数据类型都至少可以采用2种编码方式来实现。不同的编码用来实现效率和空间的平衡。比如当我们只存储10个元素时，使用双向链表必然会比连续内存结构的压缩列表耗时长。
redis的编码类型转换在写入数据时是自动完成的，该过程不可逆，编码转换只能从小内存编码向大内存编码转换。针对每种编码，我们可以理解编码的相关属性，然后使用config set命令设置编码的相关参数来应用它的优势。
各种数据类型和支持的编码类型如下：
string类型
支持编码：raw，embstr，int
hash类型
支持编码：hashtable，ziplist
list类型
支持编码：linkedlist、ziplist，quicklist
set类型
支持编码：hashtable，intset
zset类型：
支持编码：skiplist，ziplist
这里不再详细展开，编码相关的内容，比较多，后续有时间，专门写篇文章总结下每种数据类型的编码有哪些优势和不足。
