面试题：Redis整数集合升级对内存和性能有何影响

Question

当Redis整数集合触发升级后，从内存占用和操作性能两方面详细分析其会产生怎样的变化，以及如何针对这种变化进行优化？

Answer 1

内存占用变化

• 升级前：整数集合在存储类型相同且数值范围较小的整数时，内存占用紧凑。例如存储int16_t类型整数，集合内每个元素占用2字节。
• 升级后：若触发升级，比如从int16_t升级到int32_t，每个元素占用空间从2字节变为4字节，内存占用显著增加。因为要为每个元素重新分配更大的空间来存储新类型数据，整个集合的内存占用会随着元素数量的增加而线性增长。

操作性能变化

• 升级前：由于元素类型固定且占用空间小，在插入、删除和查找操作时，计算偏移量和内存操作相对简单快速。比如查找操作，根据元素位置快速定位内存地址进行比较。
• 升级后：内存操作变复杂，插入新元素时，不仅要重新分配内存，还可能涉及元素的移动（如保持有序性）。例如插入一个新元素，可能需要移动后续所有元素位置，这在元素较多时性能损耗较大。查找操作也因为元素类型改变，每次比较的数据量增加，性能略有下降。

优化策略

• 减少升级频率：尽量避免频繁插入超出当前集合类型范围的数据。应用层在插入数据前进行类型检查和范围判断，若预计有大量超出范围数据，提前创建合适类型的整数集合。
• 批量操作：避免频繁的单个元素插入或删除操作，改为批量操作。如使用MSET等类似批量操作命令，减少操作次数，降低因内存重新分配和元素移动带来的性能损耗。
• 合理规划数据类型：在设计阶段，预估数据范围，选择合适的初始整数集合类型。例如若数据范围已知在int16_t内，就初始化为int16_t类型集合，避免不必要的升级。