面试题：分析Redis对象编码动态调整对内存和性能的影响

Question

当Redis对象编码发生动态调整时，从内存占用和读写性能两方面详细分析其可能带来的影响。并且说明在实际应用场景中，如何通过监控相关指标来优化编码调整策略，从而提升系统整体性能。

Answer 1

内存占用影响

1. 编码转换导致内存增加：例如从int编码（占用8字节）转换为embstr编码（字符串长度较小时，embstr编码紧凑，内存占用相对小）再到raw编码（字符串长度较大时，raw编码内存占用会明显增大）。如果频繁从低内存占用编码向高内存占用编码转换，会显著增加Redis实例的内存消耗。
2. 编码转换导致内存减少：若对象从复杂编码（如raw）转换为简单编码（如int，当对象值为整数且符合int编码范围时），则会减少内存占用，释放内存空间，使得Redis在有限内存下可以存储更多数据。

读写性能影响

1. 编码转换提升读性能：例如从raw编码转换为int编码，由于int编码结构简单，在读取时CPU计算量小，能够更快地获取数据，提升读操作的速度。对于读操作频繁的应用场景，这种转换能显著提升性能。
2. 编码转换降低读性能：相反，若从int编码转换为raw编码，由于raw编码存储结构相对复杂，读取时需要更多的CPU资源来解析，读操作的性能可能会下降。
3. 编码转换提升写性能：以从raw编码转换为embstr编码为例，embstr编码内存分配和释放更高效，在写入操作时，不需要像raw编码那样频繁进行复杂的内存管理操作，从而提升写性能。
4. 编码转换降低写性能：若从简单编码如int转换为复杂编码如raw，在写入时，除了存储数据本身，还需要额外处理复杂的编码结构，会增加写操作的时间开销，降低写性能。

监控相关指标及优化策略

1. 监控内存相关指标：
   • used_memory：通过监控这个指标，可以了解Redis当前已使用的内存量。如果该值持续上升且接近系统内存限制，可能需要关注是否因为编码转换导致内存不合理增长。
   • mem_fragmentation_ratio：该指标反映了内存碎片率。当编码频繁转换时，可能会产生内存碎片，导致该指标偏离1较多。若该值大于1.5，可能需要考虑手动干预编码调整，例如通过调整hash-max-ziplist-entries、list-max-ziplist-entries等配置参数，避免不合理的编码转换。
2. 监控读写性能指标：
   • instantaneous_ops_per_sec：该指标显示Redis当前每秒执行的操作数。若在编码转换后，该值明显下降，说明读写性能受到了影响。结合具体的读写操作命令统计（如get、set命令的执行次数和耗时），分析是读性能还是写性能出现问题。
   • latency stats：通过latency monitor命令开启延迟统计，可以获取不同操作的延迟情况。如果编码转换后，某些操作的延迟显著增加，如get操作延迟从1ms增加到10ms，需要针对性地调整编码策略，例如对于读操作延迟增加的情况，尽量保持对象为利于快速读取的编码形式。
3. 优化策略：
   • 预配置参数：在部署Redis时，根据业务数据特点，合理设置编码相关的配置参数，如hash-max-ziplist-value、zset-max-ziplist-value等，尽量减少运行时不必要的编码转换。
   • 动态调整：利用Redis提供的OBJECT ENCODING命令实时查看对象编码，结合监控指标，当发现性能问题与编码相关时，手动调整数据存储形式，例如将大字符串拆分成多个小字符串，使其更有可能采用embstr编码，提升性能。