redis-3.0.7内存碎片过高 mem_fragmentation_ratio >1.5

一、内存碎片率

mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss / used_memory

used_memory ：Redis使用其分配器分配的内存大小

used_memory_rss ：操作系统分配给Redis实例的内存大小，表示该进程所占物理内存的大小

两者包括了实际缓存占用的内存和Redis自身运行所占用的内存，used_memory_rss指标还包含了内存碎片的开销，内存碎片是由操作系统低效的分配/回收物理内存导致的。

• mem_fragmentation_ratio < 1 表示Redis内存分配超出了物理内存，操作系统正在进行内存交换，内存交换会引起非常明显的响应延迟；
• mem_fragmentation_ratio > 1 是合理的；
• mem_fragmentation_ratio > 1.5 说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%以上，其中50%是内存碎片率，可能是操作系统或Redis实例中内存管理变差的表现

二、内存碎片率高的原因

分析实际环境，因为该redis主要是存储频繁更新的数据，每次更新数据之前，redis会删除旧的数据，实际上，由于Redis释放了内存块，但内存分配器并没有返回内存给操作系统，这个内存分配器是在编译时指定的，可以是libc、jemalloc或者tcmalloc。used_memory_rss会越来越大，导致mem_fragmentation_ratio越来越高

• 遇到变长key-value负载：存储的数据长短差异较大，频繁更新，redis的每个k-v对初始化的内存大小是最适合的，当修改的value改变的并且原来内存大小不适用的时候，就需要重新分配内存。重新分配之后，就会有一部分内存redis无法正常回收，一直占用着。
• maxmemory限制导致key被回收删除
  redis写入大量数据，这些数据的key和原来的数据很多不一致，数据超过maxmemory限制后redis会通过key的回收策略将部分旧数据淘汰，而被淘汰的数据本身占用的内存却没有被redis进程释放，导致redis内存的有效数据虽然没有超过最大内存，但是整个进程的内存在一直增长
  info信息中的evicted_keys字段显示的是，因为maxmemory限制导致key被回收删除的数量
  key经常需要回收，会使客户端命令响应延迟时间增加，因为Redis不但要处理客户端过来的命令请求，还要频繁的回收满足条件的key

三、解决方法

1、重启Redis服务器可以让额外产生的内存碎片失效并重新作为新内存来使用，使操作系统恢复高效的内存管理修改内存分配器。

Redis支持glibc’s malloc、jemalloc11、tcmalloc几种不同的内存分配器，每个分配器在内存分配和碎片上都有不同的实现。不建议普通管理员修改Redis默认内存分配器，因为这需要完全理解这几种内存分配器的差异，也要重新编译Redis

2、redis4.0以上可以使用新增指令来手动回收内存碎片，配置监控使用性能更佳。

开启自动内存碎片整理 config set activedefrag yes

手动清理内存碎片 memory purge

配置文件如下：

# Enabled active defragmentation
# 碎片整理总开关
# activedefrag yes
 
# Minimum amount of fragmentation waste to start active defrag
# 内存碎片达到多少的时候开启整理
active-defrag-ignore-bytes 100mb
 
# Minimum percentage of fragmentation to start active defrag
# 碎片率达到百分之多少开启整理
active-defrag-threshold-lower 10
 
# Maximum percentage of fragmentation at which we use maximum effort
# 碎片率小余多少百分比开启整理
active-defrag-threshold-upper 100
 
# Minimal effort for defrag in CPU percentage
active-defrag-cycle-min 25
 
# Maximal effort for defrag in CPU percentage
active-defrag-cycle-max 75

Redis 4.0 自动内存碎片整理（Active Defrag）源码分析
https://zhuanlan.zhihu.com/p/67381368