Redis内存到底咋用的，进程占用差异和实际表现聊聊

关于Redis内存到底咋用的，以及我们平时看到的服务器进程占用内存和Redis自己报告的内存为什么总对不上，这事儿确实挺让人困惑的，咱们就聊聊这个,尽量说大白话。

第一部分：Redis的内存主要花在哪儿了？

Redis就像一个超级快的“内存大仓库”，所有数据都放在内存里，所以它的内存消耗是核心问题,它的内存主要用在以下几个地方：

1. 你的数据本身： 这是最大头的一部分，就是你用SET、HSET、LPUSH这些命令存进去的键值对，比如你存了一个字符串“hello world”，或者一个包含一百万个元素的列表，这些数据本身就要占地方,这部分是实实在在的有效内存使用。

2. 管理数据产生的“额外开销”： 这是关键所在，Redis为了能飞快地找到和管理你的数据，会给每个键值对都配上一些“管理信息”，这就像图书馆里每本书除了书本身的内容（你的数据），还需要一个书号、一个索引卡（管理开销）来帮你快速定位，根据（Redis官方文档）的说法,这些开销可不小。

   • 每个键值对（无论值多大）都会有一个叫redisObject的结构体来记录这个值的类型、编码方式、引用计数等。
   • 键名（key）本身也是需要存储的，比如你有一个键叫user:1000:profile,这个长字符串也得占内存。
   • 对于复杂数据类型如哈希、列表、集合，Redis内部用不同的数据结构（比如字典、跳跃表）来组织，这些数据结构本身也有节点指针、长度记录等开销。（来自Redis源码分析）表明，有时候这些额外开销甚至能和存储的数据本身一样大，尤其是当你的键很多，但每个键对应的值都很小（比如只存一个数字）的时候,开销占比会非常惊人。

3. “内存碎片”： 想象一下你的内存是一大张空白格子纸，你不停地写入和删除不同大小的数据，就像在纸上不停地写不同长度的句子又擦掉，时间长了，纸上会留下很多零零散散的空隙，这些空隙可能每个都不大，单独放不下新数据，但加起来总量很可观，这就是内存碎片，Redis虽然有自己的内存分配器来尽量减少碎片，但无法完全避免，当频繁修改不同大小的数据时,碎片就会变多。

4. 其他零碎开销： 比如Redis服务器运行本身需要一点内存，客户端的连接缓冲区（存放要发给客户端的数据）等,但这些通常占比较小。

第二部分：进程占用差异和实际表现

现在我们来看最核心的问题：为什么在服务器上用top或ps命令看到的Redis进程占用的内存（常称为RSS，常驻内存集），总是比用Redis的INFO memory命令查到的used_memory要大不少？

简单来说就是：used_memory是Redis认为自己“真正用了”的内存（主要是第1、2部分），而进程的RSS是操作系统看到的“这个程序占了我多少物理内存”（包含了第1、2、3、4部分，尤其是碎片和内存分配器的行为）。

具体聊聊差异的来源：

1. 内存碎片是头号“嫌犯”： 这是导致差异最常见的原因，上面提到的那些被浪费的“空隙”，Redis在used_memory计算中是不把它们算作已用内存的，因为它们确实没存有效数据，但这些空隙仍然被Redis进程占用着，操作系统可不管你是不是碎片，只要划给你了，就算在你的RSS里，Redis的INFO memory命令里有个mem_fragmentation_ratio（内存碎片率）指标，它就是 RSS / used_memory 的比值，如果这个值远大于1（比如大于1.5）,就说明碎片很严重了。

2. 操作系统的“延迟释放”： 当Redis删除数据释放内存时，操作系统为了性能考虑，不一定立刻就把这块物理内存收回来，可能还让它留在进程的RSS里，等系统内存紧张时再回收，所以你会看到数据删了，used_memory下降了,但RSS可能一时半会儿没变。

3. Redis自身的内存分配器： Redis不是每次都直接向操作系统要一点点内存，它会先申请一大块内存（比如1MB），然后从这一大块里切出小部分满足你的数据存储需求，这一大块预分配的内存，只要还没用完，即使里面有部分空闲，也会整个算在RSS里，这也会导致used_memory小于RSS。

实际表现和怎么办？

• 正常情况： 碎片率在1到1.5之间通常是可以接受的,属于正常表现。
• 碎片率过高： 如果碎片率持续很高，意味着你虽然实际数据没那么多，但进程却占着大量用不上的内存，浪费资源，可以考虑：
  • 重启Redis：这是最直接有效的方法,但会有服务中断。
  • 使用Redis 4.0以上版本的MEMORY PURGE命令（前提是用了jemalloc分配器）来尝试主动释放碎片。
  • 检查是否是因为频繁修改不同大小Key导致的,优化一下数据设计和写入模式。
• 碎片率小于1： 这种情况比较少见，但可能发生，这通常意味着操作系统发生了“交换”（Swap），也就是物理内存不够了，操作系统把Redis进程部分不常用的内存数据挪到了硬盘上。这是非常危险的信号！ 因为Redis的性能基石就是全部数据在内存中，一旦发生交换，速度会急剧下降，这时候你需要赶紧给服务器加内存,或者减少Redis的数据量。

总结一下：Redis报告的内存是它认为有用的内存，而进程占用的内存是操作系统视角下实实在在划出去的全部内存，中间差着内存碎片、预分配策略和操作系统的延迟回收等。 平时监控时，既要看used_memory了解数据量增长，也要关注内存碎片率,避免不必要的浪费和性能问题。