Redis：性能风险之内存碎片及清理_redis 碎片清理

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1.内存碎片

概念：

应用申请内存总是一块连续的空间，可能机器的内存剩余容量够但是应用无法正常的申请内存，由于剩余内存没有连续的大小为N的内存了，正是由于这些剩余内存都是内存碎片导致的，可以理解为连续空间中间断的未使用内存。如下图的空闲字节1、2：

2.内存碎片如何形成

2.1.内因：内存分配器的分配策略

**内存分配器：**一般都是按照大小进行内存分配，而不是按照应用程序申请的空间，redis分配器包括libc、jemalloc、tcmalloc，默认使用jemalloc

jemalloc分配器:jemalloc的分配策略（外因）之一就是按照固定大小8字节、16字节、32字节、48字节，…, 2KB、4KB、8KB分配空间，申请大小N，则分配2的次幂大于且最接近N的空间大小进行分配、好处在于多分配的空间等再次需要且这块多余的空间能满足时，无需重复分配，减少分配次数，但是这样会导致分配多余的空间成为内存碎片

2.2.外因：键值对大小不一致和删改操作

• 根据应用需求，不同大小的键值对，会有不同大小的空间需求

• redis的键值对会被删除修改，会导致空间的扩容和释放

  如下图：

  

大量内存碎片的存在，会导致redis的利用率变低

3.如何判断是否有内存碎片

Redis的INFO命令

INFO memory
# Memory
used_memory:1073741736
used_memory_human:1024.00M
used_memory_rss:1997159792
used_memory_rss_human:1.86G
…
mem_fragmentation_ratio:1.86
1
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这里有一个mem_fragmentation_ratio的指标，它表示的就是Redis当前的内存碎片率。那么，这个碎片率是怎么计算的呢？其实，就是上面的命令中的两个指标used_memory_rss和used_memory相除的结果：mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss/ used_memory

used_memory_rss:操作系统实际分配给redis的内存

used_memory：redis为了保存数据实际申请使用的空间

• mem_fragmentation_ratio 大于1但小于1.5：正常情况、内外因下无法避免
• mem_fragmentation_ratio 大于 1.5：内存碎片率已经大于了50%，这时需要考虑降低内存碎片率了
• **mem_fragmentation_ratio小于1：**redis没有足够的内存可以使用了，会导致redis一部分的内存数据会被换到swap中，之后redis访问swap中的数据延迟会变大，性能下降

4.如何清理内存碎片

4.1.直接重启redis实例（不推荐）

4.2.redis4.0-RC3，自身提供方法

基本机制：搬家让位，合并空间

一块连续的空间被分割成好几块不连续的空间时，操作系统就会将数据拷贝到别处。数据拷贝就将这些数据原本的位置空出来，使空间变为一段连续的空间

碎片清理是有代价的，拷贝清理的过程会阻塞redis的主进程，并且拷贝有时需要顺序，会进一步增大redis的等待时间

不过我们可以通过设置redis的参数来控制redis碎片清理的开始时间、结束时间、CPU的占用，从而减少对redis的影响

启用碎片清理：config set activedefrag yes

• active-defrag-ignore-bytes 100mb：表示内存碎片的字节数达到100MB时，开始清理；
• active-defrag-threshold-lower 10：表示内存碎片空间占操作系统分配给Redis的总空间比例达到10%时，开始清理

以上两个条件同时满足，才会开启内存清理。

还可以通过参数控制碎片清理CPU占用时间的上下限：

• active-defrag-cycle-min 25： 表示自动清理过程所用CPU时间的比例不低于25%，保证清理能正常开展；
• active-defrag-cycle-max 75：表示自动清理过程所用CPU时间的比例不高于75%，一旦超过，就停止清理，从而避免在清理时，大量的内存拷贝阻塞Redis，导致响应延迟升高。