面试题：Redis单机数据库服务器如何优化内存使用

Question

在Redis单机数据库服务器环境下，阐述几种优化内存使用的策略和方法，例如键值对设计、数据结构选择等方面。

Answer 1

键值对设计

1. 精简键名：使用简短但有意义的键名，减少键名占用的内存空间。例如，将user:123:profile改为u:123:p 。
2. 合理设计键空间：避免使用过于宽泛的键名模式，如* ，因为这可能导致在遍历或删除键时消耗大量内存。按业务模块或功能划分键空间，例如user:login:123 、user:order:123 。
3. 短值优先：如果值是一些固定的短字符串，尽量直接存储，而不是引用其他对象。例如，对于表示状态的"active" 、"inactive" ，可以直接作为值存储。

数据结构选择

1. 字符串（String）：当数据是简单的文本、数字等时，使用字符串类型。但对于数值类型，注意合理使用INCR 、DECR 等原子操作，避免每次读取和写入整个字符串。
2. 哈希（Hash）：当存储对象时，使用哈希结构。它比多个字符串键值对更节省内存，因为哈希的键值对紧凑存储。例如，存储用户信息{name: "John", age: 30} ，可以用一个哈希结构hset user:123 name John age 30 。
3. 列表（List）：适用于按插入顺序存储数据的场景，如消息队列。但如果只需要存储唯一值且无序，考虑使用集合（Set） ，因为列表可能会存储重复值，浪费内存。
4. 集合（Set）：用于存储无序且唯一的数据，如标签集合。相比列表，它在去重方面更节省内存。
5. 有序集合（Sorted Set）：当需要对数据按某个分数排序时使用，如排行榜。合理设置分数和成员，避免过多冗余信息。

内存配置优化

1. 调整内存分配策略：通过maxmemory 配置项设置Redis使用的最大内存，避免内存耗尽导致服务器崩溃。同时，可以根据业务读写特性，设置合适的maxmemory-policy ，如volatile-lru （在设置了过期时间的键中使用LRU淘汰策略）、allkeys-lru （在所有键中使用LRU淘汰策略）等。
2. 启用内存碎片整理：可以通过activedefrag 配置项启用内存碎片整理，Redis会在运行过程中自动整理内存碎片，提高内存利用率。但注意这可能会消耗一定的CPU资源。

过期策略使用

1. 合理设置过期时间：对于一些临时数据，如验证码、缓存数据等，设置合理的过期时间。这样可以在数据过期后自动释放内存，避免无用数据长期占用内存。
2. 使用懒删除和定期删除结合：Redis采用懒删除（键被访问时发现过期则删除）和定期删除（定期扫描部分键空间删除过期键）相结合的策略。可以适当调整定期删除的频率和扫描比例，平衡内存释放和CPU消耗。