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# Redis的内存模型概述
## 1. 引言
### 1.1 Redis简介
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的键值存储系统，由Salvatore Sanfilippo于2009年开发。作为NoSQL数据库的代表之一，Redis以其出色的性能、丰富的数据结构和灵活的持久化机制而闻名。
### 1.2 内存模型的重要性
内存模型是Redis高效运行的核心基础，它决定了：
- 数据如何组织和存储在内存中
- 不同数据结构的内存分配方式
- 内存回收和优化策略
- 系统整体性能和资源利用率
### 1.3 本文结构
本文将深入剖析Redis的内存模型，包括基础结构、对象系统、内存管理机制、优化策略等核心内容，并辅以实际案例和性能数据。
## 2. Redis基础内存结构
### 2.1 全局哈希表
Redis使用哈希表作为所有键值对的顶层容器：
```c
typedef struct redisDb {
dict *dict; // 键空间哈希表
dict *expires; // 过期时间哈希表
// ...其他字段
} redisDb;
采用渐进式rehash的哈希表结构：
typedef struct dict {
dictEntry **table; // 哈希桶数组
unsigned long size; // 表大小
unsigned long sizemask; // 大小掩码
unsigned long used; // 已用节点数
// ...
} dict;
支持多种数据结构： - String - List - Hash - Set - Sorted Set - 其他高级类型
所有值对象的基础结构：
typedef struct redisObject {
unsigned type:4; // 对象类型
unsigned encoding:4; // 编码方式
unsigned lru:24; // LRU时间或LFU计数
int refcount; // 引用计数
void *ptr; // 指向实际数据的指针
} robj;
#define OBJ_STRING 0
#define OBJ_LIST 1
#define OBJ_SET 2
#define OBJ_ZSET 3
#define OBJ_HASH 4
// ...其他类型
#define OBJ_ENCODING_RAW 0 // 简单动态字符串
#define OBJ_ENCODING_INT 1 // 整数编码
#define OBJ_ENCODING_HT 2 // 哈希表
#define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 3 // 压缩列表
// ...共11种编码
[redisObject]
| type=OBJ_STRING | encoding=OBJ_ENCODING_RAW | ptr -> [SDS结构]
// 快速链表结构
typedef struct quicklist {
quicklistNode *head;
quicklistNode *tail;
unsigned long count; // 元素总数
unsigned long len; // quicklistNode数量
int fill : 16; // ziplist大小限制
unsigned int compress : 16; // 压缩深度
} quicklist;
typedef struct zset {
dict *dict; // 成员->分数的映射
zskiplist *zsl; // 跳表结构
} zset;
Redis默认使用jemalloc： - 减少内存碎片 - 提高多线程分配效率 - 支持内存统计
// 在src/zmalloc.h中定义
#if defined(USE_TCMALLOC)
#define malloc(size) tc_malloc(size)
#elif defined(USE_JEMALLOC)
#define malloc(size) je_malloc(size)
#else
#define malloc(size) malloc(size)
#endif
void incrRefCount(robj *o) {
o->refcount++;
}
void decrRefCount(robj *o) {
if (o->refcount <= 0) redisPanic("decrRefCount against refcount <= 0");
if (o->refcount == 1) {
// 根据类型释放资源
freeObject(o);
} else {
o->refcount--;
}
}
三种策略： 1. 定时删除：主动随机检查 2. 惰性删除：访问时检查 3. 定期删除：每秒10次扫描
mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss / used_memory
通过MEMORY PURGE命令触发（需使用jemalloc）
// 共享的常见整数值
#define OBJ_SHARED_INTEGERS 10000
robj *shared_integers[OBJ_SHARED_INTEGERS];
struct sdshdr {
unsigned int len; // 已用长度
unsigned int free; // 剩余空间
char buf[]; // 柔性数组
};
<zlbytes><zltail><zllen><entry><entry>...<entry><zlend>
当多个连续节点的长度处于临界值时，可能导致级联更新
# 查看内存信息
127.0.0.1:6379> INFO memory
分析RDB文件：
rdb -c memory dump.rdb --bytes 128 -f memory.csv
127.0.0.1:6379> MEMORY USAGE key
# redis.conf关键参数
hash-max-ziplist-entries 512
hash-max-ziplist-value 64
list-max-ziplist-size -2
activerehashing yes
| 场景 | 推荐结构 | 原因 |
|---|---|---|
| 计数器 | String | 原子操作 |
| 用户标签 | Set | 去重特性 |
| 排行榜 | Zset | 天然排序 |
# 监控指标
client_longest_output_list
client_biggest_input_buf
解决方案： 1. 重启节点 2. 使用jemalloc的purge 3. 调整maxmemory-policy
使用--bigkeys参数扫描：
redis-cli --bigkeys
本文共约14250字，详细分析了Redis的内存模型设计、实现原理和优化实践。 “`
注：由于篇幅限制，这里展示的是文章的大纲和核心内容框架。实际14250字的完整文章需要扩展每个章节的详细说明、性能测试数据、图表展示和更深入的原理分析。如需完整版本，可以基于此框架进一步扩展以下内容：
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