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          敗家玩意兒!Redis 竟然浪費(fèi)了這么多內(nèi)存!

          共 2841字,需瀏覽 6分鐘

           ·

          2021-01-14 15:03

          作為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù),內(nèi)存空間大小對(duì)于 Redis 來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。內(nèi)存越多,意味著存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也會(huì)越多。但是不知道你有沒(méi)有遇到過(guò)這樣的情況,明明空間很大,但是內(nèi)存的使用卻不是很理想。


          為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢?這期我們就來(lái)看看這個(gè)"詭異"的事件。


          坐好了,準(zhǔn)備發(fā)車(chē)!


          - 思維導(dǎo)圖?-

          ??
          查看內(nèi)存使用情況
          首先想要知道 Redis 內(nèi)存的使用情況,我們就需要獲取相關(guān)的信息。

          Redis 中查看內(nèi)存相關(guān)信息是很簡(jiǎn)單的,只需要在命令行輸入『info memory』就可以看到各種相關(guān)數(shù)據(jù)。在這里我羅列了一些較為重要的參數(shù):

          • used_memory:已經(jīng)使用了的內(nèi)存大小。


          • used_memory_rss:redis 物理內(nèi)存的大小。


          • mem_fragmentation_ratio:內(nèi)存碎片率。

          這里有一個(gè)內(nèi)存碎片率的名詞需要關(guān)注下,它可以用來(lái)表示當(dāng)前的內(nèi)存使用情況。

          具體計(jì)算方式:?


          對(duì)于內(nèi)存碎片率,一般保持在?1~1.5 之間是最合理的。

          ?

          什么是內(nèi)存碎片

          了解了內(nèi)存碎片率,那什么是內(nèi)存碎片呢?

          定義是這樣的:由于一塊連續(xù)空閑的空間比所要申請(qǐng)的空間小,導(dǎo)致這塊空間不可用,對(duì)于內(nèi)存整體來(lái)說(shuō)就是內(nèi)存碎片。

          舉個(gè)例子:

          假設(shè)有一塊 100MB 的連續(xù)空閑內(nèi)存空間,你每次都會(huì)從中申請(qǐng)一塊 30MB 的內(nèi)存。那么當(dāng)你申請(qǐng)了 3 次后,這塊內(nèi)存就只剩下了 10MB 的空間,第 4 次申請(qǐng)的時(shí)候就會(huì)失敗。如果沒(méi)有其它的空間釋放并且每次申請(qǐng)的空間都比 10MB 大,那么剩下的空間對(duì)于整塊內(nèi)存來(lái)說(shuō)就是內(nèi)存碎片。


          內(nèi)存碎片導(dǎo)致的原因

          Redis 中,最常用的是寫(xiě)入、修改、刪除數(shù)據(jù)。這些操作在執(zhí)行后都會(huì)產(chǎn)生 一定程度的內(nèi)存碎片。

          寫(xiě)入數(shù)據(jù)

          Redis 中分配內(nèi)存是根據(jù)固定的大小來(lái)劃分內(nèi)存空間的。為了減少分配次數(shù),Redis 會(huì)根據(jù)申請(qǐng)的內(nèi)存最接近的固定值分配相應(yīng)大小的空間。

          什么意思呢,假如 Redis 按照 8 字節(jié)、16 字節(jié)、32 字節(jié)、48 字節(jié)等來(lái)分配內(nèi)存。當(dāng)你想要存儲(chǔ)一個(gè) 18 字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí),此時(shí) Redis 就會(huì)分配 32 字節(jié)(因?yàn)?32 是與 18 最接近的固定值)。如果這時(shí)候,再寫(xiě)入的數(shù)據(jù)需要的內(nèi)存空間在 14 個(gè)字節(jié)內(nèi),那 Redis 就無(wú)需再進(jìn)行分配了。

          這就像你有不同的箱子,為了裝東西,你需要找一個(gè)體積最接近的箱子來(lái)裝。但是裝進(jìn)去后,你發(fā)現(xiàn)還有空間可以放一些小東西,就無(wú)需再找箱子了。

          但是,這種分配空間的方式會(huì)帶來(lái)一定程度的內(nèi)存碎片。我們可以把固定大小的劃分空間看成不同體積的箱子,每種箱子里的空間不同程度上都會(huì)有剩余。這些剩余的空間就是內(nèi)存碎片。

          修改數(shù)據(jù)

          鍵值對(duì)進(jìn)行修改時(shí),可能會(huì)變大也會(huì)變小,相應(yīng)的就會(huì)占用額外空間或者釋放不用的空間。

          如圖中所示,當(dāng)前 A、B、C 分別占用了 3、2、4 個(gè)字節(jié),將 A 從 3 字節(jié)修改為 2 字節(jié)時(shí),此時(shí)就會(huì)有 1 個(gè)字節(jié)的空間空了出來(lái),這時(shí)就會(huì)出現(xiàn) 1 個(gè)字節(jié)的碎片。

          那如果我將數(shù)據(jù) A 從 3 字節(jié)修改為 4 字節(jié)呢?此時(shí)為了保持?jǐn)?shù)據(jù) A 的空間連續(xù)性,操作系統(tǒng)會(huì)把 B 拷貝到別的空間。此時(shí)又會(huì)出現(xiàn) 1 個(gè)字節(jié)的碎片。

          刪除數(shù)據(jù)

          理解了修改數(shù)據(jù),刪除數(shù)據(jù)就很容易明白了。還是上邊的例子,此時(shí)刪除了數(shù)據(jù) B,那么就釋放了 2 個(gè)字節(jié)的空間。這樣對(duì)于整個(gè)內(nèi)存空間來(lái)說(shuō)就產(chǎn)生了 2 個(gè)字節(jié)的碎片。


          如何解決內(nèi)存碎片

          你可能會(huì)有疑問(wèn),內(nèi)存碎片會(huì)有什么危害呢?

          我們還是以上邊的箱子來(lái)表示。你想想,如果你要把這些箱子都裝上車(chē)運(yùn)走,每個(gè)箱子里都有空出來(lái)的空間(內(nèi)存碎片),那么運(yùn)行一次的效率及性?xún)r(jià)比是不是會(huì)很低。同樣,在 Redis 中,由于大量的碎片存在,會(huì)導(dǎo)致實(shí)際利用率變低。

          那么我們有沒(méi)有辦法來(lái)解決內(nèi)存碎片呢?

          推倒重來(lái)

          第一種方式很簡(jiǎn)單,直接推倒重來(lái)。也就是把 Redis 直接重啟完事兒,內(nèi)存一斷電全世界就清凈。但是這種暴力省事的方式卻有很多隱患。

          生產(chǎn)環(huán)境中你這么搞的話得提前燒燒香,保佑不會(huì)出什么問(wèn)題。如果你沒(méi)進(jìn)行過(guò)持久化,那么就別燒了,燒了也沒(méi)用。如果有持久化的話,那么恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)還得取決你持久化文件的大小,在這個(gè)階段還無(wú)法提供服務(wù)。糟心不?

          空間置換

          那么有沒(méi)有不這么刺激的方式。

          有的,高版本的 Redis 提供了內(nèi)存碎片清理的方式。一言以蔽之,就是空間置換。

          怎么個(gè)置換法?我們的目的是為了消除內(nèi)存碎片,那么我們把已使用的內(nèi)存數(shù)據(jù)重新整理到一起不就行了嗎?讓不連續(xù)的空間變成連續(xù)的,剩下的空間,繼續(xù)來(lái)分配。

          畫(huà)個(gè)圖理解下:

          但是,說(shuō)說(shuō)還是挺容易的,理論到實(shí)踐中間還隔著性能損耗。

          在進(jìn)行多次數(shù)據(jù)拷貝過(guò)程中,單線程的 Redis 只能干等著,無(wú)法響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。這時(shí)候只能干瞪眼,性能太受影響。

          涼,那該咋整?!別急,有緩解的策略,你接著往下看。

          Redis 中有專(zhuān)門(mén)的參數(shù)設(shè)置用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)清理內(nèi)存碎片:activedefrag yes


          這個(gè)命令是啟動(dòng)清理功能的,這還不夠,Redis 中還需要其他的條件限制才能夠進(jìn)行清理。

          下面參數(shù)都是滿足任一條件后就可以進(jìn)行清理:

          • active-defrag-ignore-bytes 100mb
            碎片達(dá)到100MB時(shí),開(kāi)啟清理。


          • active-defrag-threshold-lower 10
            當(dāng)碎片超過(guò) 10% 時(shí),開(kāi)啟清理。


          • active-defrag-threshold-upper 100
            內(nèi)存碎片超過(guò) 100%,盡最大清理。

          在處理的過(guò)程中,為了避免對(duì)正常請(qǐng)求的影響,同時(shí)又能保證性能。Redis 同時(shí)還提供了監(jiān)控 CPU 占用比例的參數(shù),在滿足以下條件時(shí)才會(huì)保證清理正常開(kāi)展:

          • active-defrag-cycle-min 5
          清理內(nèi)存碎片占用 CPU 時(shí)間的比例不低于此值,保證清理能正常開(kāi)展。

          • active-defrag-cycle-max 75
          清理內(nèi)存碎片占用 CPU 時(shí)間的比例不高于此值。一旦超過(guò)則停止清理,從而避免在清理時(shí),大量的內(nèi)存拷貝阻塞 Redis,導(dǎo)致其它請(qǐng)求延遲。

          總結(jié)

          查看內(nèi)存使用情況

          • 在命令行執(zhí)行 info memory 即可查看 Redis 內(nèi)存相關(guān)信息。根據(jù)內(nèi)存碎片率可以在一定時(shí)機(jī)內(nèi)進(jìn)行清理碎片清理。

          內(nèi)存碎片導(dǎo)致原因

          • 寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí),Redis 為了減少分配次數(shù)在分配內(nèi)存是根據(jù)固定的大小來(lái)劃分內(nèi)存空間的。修改數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)釋放或占用額外的內(nèi)存空間,刪除數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)釋放空間。這樣就會(huì)產(chǎn)生不同程度的內(nèi)存碎片。

          如何解決內(nèi)存碎片

          • 通過(guò)重啟 Redis 的方式進(jìn)行處理,如果沒(méi)有持久化可能會(huì)導(dǎo)致事故。在持久化情況下,恢復(fù)速度需要取決于文件的大小。


          • 通過(guò)空間置換方式,也就是將已使用的內(nèi)存數(shù)據(jù)重新整理到一起。


          有道無(wú)術(shù),術(shù)可成;有術(shù)無(wú)道,止于術(shù)

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          好文章,我在看??

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