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Redis内存碎片详解！

news 2025/7/7 3:47:28

在这里插入图片描述

一、什么是内存碎片？🤔

想象一下你是个超棒的停车场管理员 🧑‍✈️，管理着一个大停车场（这就是你服务器的内存）。

刚开张时： 停车场空荡荡的，一排排整整齐齐✨。
车来啦： 不断有各种大小的车（比如小轿车🚗、SUV🚙、小货车🚐）开进来找位子停（数据来了，Redis 需要分配内存）。
车走啦： 有些车办完事就开走了（数据被删掉或过期了），留下了空车位。
麻烦来了： 这些空出来的车位啊，大小不一，而且东一个西一个，分散得很 🗺️。这时候，如果想停进来一辆大卡车 🚚（需要一大块连续内存），虽然停车场里七七八八的小空位加起来总面积足够大，但就是找不到一个 连在一起 的大空位让它舒舒服服地停进去！😩

这就是内存碎片啦： 内存里有很多小的、不挨着的空闲块，导致虽然总的空闲内存看着还不少，但就是没法分配给需要“大胖”连续空间的新请求。这些“看着有，但用不上”的空闲内存，就是讨厌的碎片💔。

二、为什么 Redis 会有内存碎片呢？🤷‍♀️

Redis 产生内存碎片，主要原因跟停车场的情况很像：

数据变变变 🔄： Redis 里的数据（键值对）不是一成不变的。你会不停地加新数据（新车入场）、删旧数据（车开走）、改数据（小车换大车🚗➡️🚚，或大车换小车🚚➡️🚗）。
大小不一的数据 📏： Redis 存的东西大小差很多，有的小得像个鸡蛋🥚，有的大得像头大象🐘（小字符串 vs 大列表/哈希）。
内存分配器的“小习惯” 🧠： Redis 用内存分配器（比如 Linux 上常见的 jemalloc）来管理内存。这家伙很节俭，会尽量把释放掉的内存块（空车位）回收再利用♻️。但是，频繁地申请和释放大小不一的内存，就像停车场里车来车往、换来换去，时间一长，就容易留下很多不好用的小角落（碎片）。

结果就是： 你用 top 或 htop 命令看到的 Redis 占用的总内存（RSS - Resident Set Size，可以理解为整个停车场占地面积）可能会比 Redis 自己觉得实际用了的内存（used_memory，所有车实际占用的停车位面积 + 一些管理通道）要大不少。它们之间的差额，很大一部分就是内存碎片 + 一些管理开销造成的 💸。

三、如何查看 Redis 内存碎片的信息？🔍

超简单！用 Redis 的 INFO memory 命令就行。

在 redis-cli 里敲：

INFO memory

然后，重点关注这一行：

mem_fragmentation_ratio: <一个数字>

mem_fragmentation_ratio 是啥？
- 它等于 used_memory_rss / used_memory。
- used_memory_rss：操作系统觉得 Redis 进程占了多少物理内存（整个停车场的占地面积）。
- used_memory：Redis 自己报告的，存储数据+内部管理真正用了多少内存（所有车位面积 + 必要通道）。
怎么解读这个数字？📈📉
- 略大于 1 (比如 1.0 ~ 1.3): 正常得很 👍。表示有点小碎片，或者分配器本身需要点额外空间，小场面啦。
- 远大于 1 (比如大于 1.5): 警报！🚨 内存碎片比较严重了！操作系统给了 Redis 好多地（内存），但 Redis 内部好多地方是零碎的小空地（碎片），利用率不高。就像停车场很大，但新来的大车找不到合适的大空位。
- 小于 1: 这通常不是碎片问题，而是更糟的情况 🥶！说明部分 Redis 内存被操作系统丢到硬盘（Swap）上了。这表示物理内存不够用了，对 Redis 性能打击巨大，得赶紧加内存或者优化内存使用！

四、如何清理 Redis 内存碎片？🧹

主要有两种办法：

方法一：重启大法 🔌（最彻底，但服务会中断 ⏰）

原理： 把 Redis 服务关掉，再重新启动。如果开了持久化（RDB 或 AOF），Redis 会从硬盘把数据重新读到内存里。这个过程就像是把停车场清空，然后重新规划车位，再让车按顺序停进来，自然就没有碎片了 ✨。
优点： 效果立竿见影，碎片基本清零，感觉焕然一新！😌
缺点： 服务会中断一下下（除非你用了哨兵或集群搞了高可用，可以平滑过渡）。而且，用着用着，碎片可能还会慢慢回来的… 😅

方法二：在线“整理术” 🪄（Redis 4.0+，服务不中断 ✅）

原理： 从 Redis 4.0 版本开始，有个叫在线内存碎片整理（Active Defragmentation）的酷功能。它能在 Redis 跑着的时候，在后台悄悄地、慢慢地“搬家” 🚚💨，把分散的数据挪到一起，把小空位合并成大空位。这个过程比较温柔，尽量不影响你正常用 Redis。
比方： 就像停车场管理员趁着车少的时候，指挥几辆车挪挪窝，把零散的小空位拼成一个大空位。整个过程停车场还是正常开放的 👍。
怎么用？
- 手动来一次： 执行 MEMORY PURGE 命令（需要确保 Redis 用的是 jemalloc 分配器）。
- 让它自动来： 在 Redis 配置文件 (redis.conf) 里加上 activedefrag yes ⚙️。还可以调一些参数（比如 active-defrag-ignore-bytes, active-defrag-threshold-lower, active-defrag-cycle-min 等）来控制它啥时候开始整理，以及整理得多卖力 💪。
优点：
- 不用重启，服务一直在线，对用户无感知！💯
- 可以持续对抗碎片问题。
缺点：
- 会吃掉一点 CPU 资源 🏃‍♂️（因为它在后台干活嘛）。
- 效果依赖于内存分配器（主要是 jemalloc 支持好）和碎片的具体情况，不保证 100% 清理干净。
- 需要 Redis 版本是 4.0 或更高 ⬆️。