Redis 内存碎片率太低该怎么办？

背景问题

偶然收到某客户问题“我的 Redis 内存碎片率很低在 0.2 左右，网上说会导致 Redis 性能变慢，我该咋办？”。

官方的计算 Redis 内存碎片率的公式如下：

mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss/used_memory

即 Redis 向操作系统中申请的内存 与 分配器分配的内存总量 的比值，两者简单来讲：

• 前者是我们通过 top 命令看到的 redis 进程 RES 内存占用总量
• 后者由 Redis 内存分配器（如 jemalloc）分配，包括自身内存、缓冲区、数据对象等

两者的比值结果 < 1 表示碎片率低， > 1 为高, 碎片率高的问题百度上海量文章有介绍，不多赘述，但碎片率低基本都归咎于使用了 SWAP 而导致 Redis 因访问磁盘而性能变慢。但，真的是这样吗？

验证

客户生产环境中

• 禁用了 SWAP
• 数据量为 60M 左右
• repl-backlog-size 即复制积压缓冲区配置为 512M

所以我这边设置下 vm.swappiness = 1 将 swap 先关掉，设置 repl-backlog-size=512M，再启个 Redis 空实例。

图1

看下 memory stats ，由于没任何键、复制线程、客户端，所以数据对象占用内存、复制积压缓冲区、客户端相关 buffer 都为 0；此时 Redis 内存分配器分配的内存总量是 863944（启动后初始内存量 startup.allocated+ 初始元数据 dataset.bytes），向操作系统申请的内存为 2789376，碎片率为 3.48。

图2

给测试库启动个从库后，碎片率瞬间降为 0.01；

图3

看下实例配置，实际复制积压缓冲区大小与分配器内存分配值能对应上，都为 512M；所以启动复制后，因为分配总内存变大但向操作系统申请的内存无太大变化，所以碎片率取值自然会骤降。

图4

为什么此时 Redis 不向操作系统申请配置指定的 512M 内存？

答案是：只有在 slave 端初次建立复制/失连时才会真正向操作系统申请复制积压缓存；并且不是一次性向 OS 申请 512M，而是按需使用；可以简单测试如下。

模拟从库失联

从库执行 debug 命令模拟 Redis 夯死，

图5

给主库制造点压力，

图6

通过指定命令输出内存使用情况如下。

图7

能看到复制积压缓冲区、复制客户端输出缓冲区逐渐消耗内存，但操作系统实际内存 used_memory_rss 并非一次性打满，而是按需增加。

碎片率小于 1 跟数据量有无关系？

前面通过实验，可以知道碎片率低并非仅由 SWAP 导致，复制积压缓冲区等配置值过大、键值对象数据极小的情况下也会使比值降低；那么数据量变大会咋样？

持续灌入数据，

图8

可以看到 used_memroy 和 used_memory_rss 都会逐渐变大，内存碎片率取值将逐渐趋于 1。

图9

结论

• Redis 内存碎片率低并非只跟 SWAP 有关，生产环境通常建议禁用了 SWAP。
• 复制积压缓冲区配置较大、业务数据量较小的情况下极容易造成碎片率 远低于 1 ，这是正常现象，无需优化或调整。
• 通常将线上环境复制缓冲区的值 repl-backlog-size 设置的比较大，目的是防止主库频繁出现全量复制而影响性能。
• 随着业务数据量增长，Redis 内存碎片率比值会逐渐趋于 1。