一起养成写作习惯！这是我参与「掘金日新计划 · 4 月更文挑战」的第5天，点击查看活动详情。
Redis在内存中存储的内容主要是数据（键值对）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：
1、数据内存
数据内存会统计在used_memory中。
- 对外提供：值（对象）包括5种类型，即字符串、哈希、列表、集合、有序集合。
- 在Redis内部，每种类型可能有2种或更多的内部编码实现；
- Redis在存储对象时，并不是直接将数据扔进内存，先会对 对象进行各种包装：例如RedisObject、String(SDS-Simple Dynamic String)等
RedisObject
- 所有的Redis对象都有下面的这个头结构
- 不同的对象具有不同的类型 type (4bit）
- 同一个类型的 type 会有不同的存储形式 encoding (4bit）
- 用了 24 个 bit 来记录 记录对象的 LRU 信息。
- 每个对象都有个引用计数，当引用计数为零时，对象就会被销毁，内存被回收。
- ptr 指针将指向对象内容（body）的具体存储位置。这样一个 RedisObject 对象头结构 需要占据 16 字节的存储空间。
struct RedisObject {
int4 type; // 4bit
int4 encoding; // 4bit
int24 lru; // 24bit
int32 refcount; // 4bytes
void *ptr; // 8bytes, 64-bit system
}
String (SDS)
- C 语言里面的字符串标准形式是以 NULL （即 0x\0）作为结束符，但是在 Redis 里面字符串不是这么表示的。因为要获取以 NULL 结尾的字符串的长度使用的是 strlen 标准库函数，这个函数的算法时间复杂度是 O(n)，它需要对字节数组进行遍历。
- Redis的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，称为“SDS”，也就是 Simple Dynamic String的缩写。它的结构是一个带长度信息的字节数组。
- 内部结构的实现类似于 Java 的 ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配
- 当前字符串分配的实际空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len，content 里面存储了真正的字符串内容当字符串长度小于 1MB 时，扩容都是加倍现有的空间。如果字符串长度超过 1MB，扩容时一次只会多扩 1MB 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512MB。
2、Redis进程运行占用的内存
- Redis主进程本身运行占用内存，如代码、常量池等等，这部分内存大约几兆，在大多数生产环境中与Redis数据占用的内存相比可以忽略。
- 这部分内存不是由jemalloc分配，因此不会统计在used_memory中。
- Redis创建的子进程运行也会占用内存，如Redis执行AOF、RDB重写时创建的子进程，这部分内存不属于Redis进程，也不会统计在used_memory和used_memory_rss中。
3、Redis缓冲内存
缓冲内存包括客户端缓冲区（输入缓冲区、输出缓冲区）、复制积压缓冲区、AOF缓冲区等；
- 客户端缓冲 存储客户端服务连接的 输入命令和输出结果缓冲内存；
- 复制积压缓冲用于部分复制功能；
- AOF缓冲区用于在进行AOF重写时，保存最近的写入命令。 这部分内存由jemalloc分配，因此会统计在used_memory中。
4、Redis内存碎片
- 内存碎片是Redis在分配、回收物理内存过程中产生的。举个简单的例子，做飞机每次都不可能满员，空余的位置就是剩余的内存碎片空间。
- 如果对数据的更改频繁，而且数据之间的大小相差很大，可能导致redis释放的空间在物理内存中并没有释放，但redis又无法有效利用，这就形成了内存碎片。
- 内存碎片不会统计在used_memory中。
- 内存分配器的分配策略决定操作系统无法做到精准分配，内存分配器必须分配一块固定大小的连续内存空间。jemalloc在控制内存碎片方面做的不错，后续会介绍。
