面試官：講講Redis的虛擬內存？
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寫在前面
Redis作為分布式緩存的標配，在開發分布式和微服務系統時被廣泛應用。但是，很少有小伙伴會去了解有關Redis的虛擬內存。這不，一哥們出去面試就被問到這個問題。今天，我們就一起來聊聊Redis的虛擬內存。
關于Redis
與大多數的NoSQL數據庫一樣，Redis同樣遵循了Key/Value數據存儲模型。但是在有些情況下，Redis會將Keys/Values保存在內存中以提高數據查詢和數據修改的效率，但是，這種方式也不是最優的。我們可以進一步優化，盡量在內存中只保留Keys的數據，這樣可以保證數據檢索的效率，而Values數據在很少使用的時候則可以被持久化到磁盤。
在實際的應用中，大約只有10%的Keys屬于相對比較常用的鍵，這樣Redis就可以通過虛擬內存將其余不常用的Keys和Values持久化到磁盤上，而一旦這些被持久化的Keys或Values需要被讀取時，Redis則將其再次讀回到主內存中。
應用場景
對于大多數數據庫而言，最為理想的運行方式就是將所有的數據都加載到內存中，而之后的查詢操作則可以完全基于內存數據完成。但是，在現實中這樣的場景并不多，更多的情況則是只有部分數據可以被加載到內存中。
在Redis中，有一個非常重要的概念，即keys一般不會被交換，所以如果你的數據庫中有大量的keys，其中每個key僅僅關聯很小的value，那么這種場景就不是非常適合使用虛擬內存。如果恰恰相反，數據庫中只是包含少量的keys，而每一個key所關聯的value卻非常大，那么這種場景對于使用虛擬內存就非常合適了。
在實際的應用中，為了能讓虛擬內存更為充分的發揮作用以幫助我們提高系統的運行效率，我們可以將帶有很多較小值的Keys合并為帶有少量較大值的Keys。其中最主要的方法就是將原有的Key/Value模式改為基于Hash的模式，這樣可以讓很多原來的Keys成為Hash中的屬性。
配置Redis虛擬內存
(1)在配置文件中添加以下配置項，以使當前Redis服務器在啟動時打開虛擬內存功能。
- vm-enabled yes
(2)在配置文件中設定Redis最大可用的虛擬內存字節數。如果內存中的數據大于該值，則有部分對象被持久化到磁盤中，其中被持久化對象所占用的內存將被釋放，直到已用內存小于該值時才停止持久化。
- vm-max-memory (bytes)
Redis的交換規則是盡量考慮"最老"的數據，即最長時間沒有使用的數據將被持久化。如果兩個對象的age相同，那么Value較大的數據將先被持久化。需要注意的是，Redis不會將Keys持久化到磁盤，因此如果僅僅keys的數據就已經填滿了整個虛擬內存，那么這種數據模型將不適合使用虛擬內存機制，或者是將該值設置的更大，以容納整個Keys的數據。在實際的應用，如果考慮使用Redis虛擬內存，我們應盡可能的分配更多的內存交給Redis使用，以避免頻繁的將數據持久化到磁盤上。
(3)在配置文件中設定頁的數量及每一頁所占用的字節數。為了將內存中的數據傳送到磁盤上，我們需要使用交換文件。這些文件與數據持久性無關，Redis會在退出前會將它們全部刪除。由于對交換文件的訪問方式大多為隨機訪問，因此建議將交換文件存儲在固態磁盤上，這樣可以大大提高系統的運行效率。
- vm-pages 134217728
- vm-page-size 32
在上面的配置中，Redis將需要持久化的文件劃分為vm-pages個頁，其中每個頁所占用的字節為vm-page-size，那么Redis最終可用的交換文件大小為：vm-pages * vm-page-size。由于一個value可以存放在一個或多個頁上，但是一個頁不能持有多個value，鑒于此，我們在設置vm-page-size時需要充分考慮Redis的該特征。
(4)在Redis的配置文件中有一個非常重要的配置參數，即：
- vm-max-threads 4
該參數表示Redis在對交換文件執行IO操作時所應用的最大線程數量。通常而言，我們推薦該值等于主機的CPU cores。如果將該值設置為0，那么Redis在與交換文件進行IO交互時，將以同步的方式執行此操作。
Redis同步數據方式對于Redis而言，如果操作交換文件是以同步的方式進行，那么當某一客戶端正在訪問交換文件中的數據時，其它客戶端如果再試圖訪問交換文件中的數據，該客戶端的請求就將被掛起，直到之前的操作結束為止。特別是在相對較慢或較忙的磁盤上讀取較大的數據值時，這種阻塞所帶來的影響就更為突兀了。
然而同步操作也并非一無是處，事實上，從全局執行效率視角來看，同步方式要好于異步方式，畢竟同步方式節省了線程切換、線程間同步，以及線程拉起等操作產生的額外開銷。特別是當大部分頻繁使用的數據都可以直接從主內存中讀取時，同步方式的表現將更為優異。
至于最終選用哪種配置方式，最好的方式是不斷的實驗和調優。
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