20 删除数据后的Redis内存占用率为什么还是很高？

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有时候Redis明明做了数据删除，数据量已经不大了，但是使用top命令的时候，还会发现Redis占用了很多内存？

• 这是因为，当数据删除之后，Redis释放的内存空间会由内存分配器管理，并不会立即返还给操作系统。所以，操作系统仍然记录着给Redis分配了大量的内存。

同时还存在一个潜在风险点：Redis释放的内存空间可能并不是连续的，那么这些不连续的内存空间很有可能处于一种闲置的状态。这就会导致一个问题：虽然有空闲空间，Redis却无法用来保存数据，不仅会减少Redis能够实际保存的数据量，还会降低Redis运行机器的成本回报率。

系统内存碎片是如何形成的？

• 内因是操作系统的内存分配机制
• 外因是Redis的负载均衡

内因：内存分配器的分配策略

内存分配器一般是按固定大小来分配内存，而不是完全按照应用程序申请的内存空间大小给程序分配。

Redis 可以使用 libc、jemalloc、tcmalloc 多种内存分配器来分配内存，默认使用 jemalloc。

jemalloc 的分配策略之一，是按照一系列固定的大小划分内存空间，例如 8 字节、16 字节、32 字节、48 字节，…, 2KB、4KB、8KB 等。当程序申请的内存最接近某个固定值时，jemalloc 会给它分配相应大小的空间。

外因：键值对大小不一样的删改操作

• 不同业务应用的数据可能保存在Redis中，这就会带来不同大小的键值对。Redis申请内存空间分配时，本身就会有大小不一的空间需求。
• Redis键值对会被修改和删除，导致空间的扩容和释放。具体来说，一方面，如果修改后的键值对变大或变小了，就需要占用额外的空间或者释放不用的空间。另一方面，删除的键值对就不再需要内存空间了，此时，就会把空间释放出来，形成空闲空间。

判断Redis是否有内存碎片

Redis提供INFO命令，可以用来查询内存使用的详细信息：

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

mem_fragmentation_ratio 表示的就是 Redis 当前的内存碎片率。

mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss/ used_memory

used_memory_rss 是操作系统实际分配给 Redis 的物理内存空间，里面就包含了碎片；而 used_memory 是 Redis 为了保存数据实际申请使用的空间。

mem_fragmentation_ratio的经验阈值：

• 大于1但小于1.5.这种情况是合理的，内因的内存分配器是一定要使用的，分配策略都是通用的，不会轻易修改；而外因由Redis负载决定，也无法限制。
• 大于1.5，这时表明内存碎片率超过了50%，需要采取措施降低内存碎片率。

如何清理Redis内存碎片？

• 重启Redis实例，但是会造成一些问题：

  • 如果Redis中的数据没有持久化，那么数据就会丢失
  • 即使Redis中的数据持久化了，还需要通过APF或者ROB进行恢复，恢复时间取决于AOF或RDB的大小，如果只有一个Redis实例，恢复阶段无法提供服务。

• Redis自身的内存碎片自动清理办法
  

  碎片清理是有代价的，操作系统需要把多份数据拷贝到新位置，把原有空间释放出来，这会带来时间开销。因为 Redis 是单线程，在数据拷贝时，Redis 只能等着，这就导致 Redis 无法及时处理请求，性能就会降低。而且，有的时候，数据拷贝还需要注意顺序，就像刚刚说的清理内存碎片的例子，操作系统需要先拷贝 D，并释放 D 的空间后，才能拷贝 B。这种对顺序性的要求，会进一步增加 Redis 的等待时间，导致性能降低。

可以通过设置参数，来控制碎片清理的开始和结束时机，以及占用的 CPU 比例，从而减少碎片清理对 Redis 本身请求处理的性能影响。

Redis 需要启用自动内存碎片清理，可以把 activedefrag 配置项设置为 yes，命令如下：config set activedefrag yes

如果同时满足下面这两个条件则自动清理，在清理的过程中，只要有一个条件不满足了，就停止自动清理。

• 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。

为了尽可能减少碎片清理对 Redis 正常请求处理的影响，自动内存碎片清理功能在执行时，还会监控清理操作占用的 CPU 时间，而且还设置了两个参数，分别用于控制清理操作占用的 CPU 时间比例的上、下限，既保证清理工作能正常进行，又避免了降低 Redis 性能。这两个参数具体如下：

• 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。

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