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首頁 云數據庫 Tair（兼容 Redis） 操作指南 性能調優 排查Redis實例內存使用率高的問題

排查Redis實例內存使用率高的問題

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當Redis內存不足時，可能導致Key頻繁被逐出、響應時間上升、QPS（每秒訪問次數）不穩定等問題，進而影響業務運行。如果發現Redis內存占滿或收到內存告警，可參考本文判斷內存占用是否長期過高、內存占用是否突然上升、是否發生內存傾斜，并通過拆分大Key，設置過期策略，升級規格等方法解決問題。

內存使用率高的現象分類

內存使用率高，通常分為以下三種情況：

  • 內存使用率在較長一段時間內一直處于較高水位。通常，當內存使用率超過95%時需要及時關注。

  • 內存使用率一直較低，但從某個時間點開始突然上升至較高水位，甚至達到100%。

  • 實例整體的內存使用率較低，但某個數據分片節點的內存使用率接近100%。

請根據不同情況，分別采取措施降低內存使用率。

內存使用率長期處于高水位的解決辦法

  1. 查詢現有的Key是否符合業務預期，及時清理無用的Key。

  2. 通過緩存分析功能，分析大Key分布和Key的TTL過期策略。具體操作，請參見離線全量Key分析。

    1. 分析Key是否有合理的TTL策略。

      說明

      以下示例中，所有的Key均未設置過期時間，建議根據業務需求來衡量，并在應用端設置合理的過期時間。

      圖 4. Key的過期時間分布示例Key的過期時間分布示例

    2. 對大Key進行評估，然后在業務側對大Key進行拆分。

      圖 5. 大Key分析示例大Key分析示例

  3. 根據業務需求，設置合理的數據逐出策略（即調整maxmemory-policy參數的值）。具體操作，請參見設置實例參數。

    說明

    云數據庫Redis默認的數據逐出策略為volatile-lru，更多信息，請參見數據逐出策略介紹。

  4. 根據業務需求，設置合理的過期Key主動刪除的執行頻率（即調整hz參數的值）。具體操作，請參見調整Redis定期任務的執行頻率。

    說明

    hz的取值建議在100以內，如果該值過大將對CPU的使用率產生較大影響。您也可以設置為自動調整（要求Redis實例的大版本為5.0及以上版本），具體操作，請參見自動調整Redis定期任務的執行頻率。

  5. 經過上述步驟優化后，內存使用率依舊較高，可評估升級至更大內存的規格，以承載更多數據并改善性能。具體操作，請參見變更實例配置。

    說明

    在正式升級實例的規格前，您可以先購買一個按量付費的實例，測試要升級到的目標規格是否能夠滿足業務的負載需求，測試完成后可將其釋放。關于如何釋放實例，請參見釋放按量付費實例。

內存使用率突然上升的解決辦法

問題原因

內存使用率突然升高的主要原因如下：

  • 短時間內大量寫入新數據。

  • 短時間內大量創建新連接。

  • 突發訪問產生大量流量超過網絡帶寬，導致輸入緩沖區和輸出緩沖區積壓。

  • 客戶端處理速度跟不上Redis的處理速度，導致輸出緩沖區積壓。

解決方案

請依次排查內存使用率突然升高的原因，并參考對應的解決方案解決問題。

排查是否寫入大量新數據

排查方法：

查看Redis性能監控的入流量與寫QPS。如果入流量與寫QPS的趨勢與內存使用率的趨勢一致，說明大量的數據寫入導致內存使用率突然升高。

解決方案：

  1. 通過設置Key的過期時間自動清理不再需要的Key，或手動刪除不再需要的Key。

  2. 升級實例規格，通過增加內存容量緩解內存使用率升高的問題。詳情請參見變更實例配置。

  3. 如果您的實例為標準版，擴容內存規格后仍無法解決內存使用率高的問題，可以考慮升級為集群版，將數據分布到多個數據分片節點上，減輕單個數據分片節點的內存壓力。詳情請參見變更實例配置。

排查是否創建大量新連接

排查方法：

查看Redis性能監控的連接數。如果連接數突然增長，且與內存使用率的趨勢一致，說明大量新建連接導致內存使用率突然升高。

解決方案：

  1. 排查是否存在連接泄漏。

  2. 設置連接超時時間，自動關閉空閑連接。詳情請參見設置客戶端的超時時間。

排查是否突發流量導致輸入和輸出緩沖區積壓

排查方法：

  1. 查看性能監控的出入口流量使用率是否達到100%。

  2. 執行MEMORY STATS命令，查看clients.normal占用的內存是否過多。

    說明

    clients.normal反映了所有普通客戶端連接的輸入和輸出緩沖區所占用的內存總量。

解決方案：

  1. 排查業務流量突發原因。

  2. 增加實例的網絡帶寬。詳情請參見手動增加實例帶寬和開啟帶寬彈性伸縮。

  3. 升級實例規格，以保證輸入輸出緩沖區的使用。詳情請參見變更實例配置。

排查是否因客戶端性能問題導致輸出緩沖區積壓

排查方法：

在Redis中，執行MEMORY DOCTOR命令，查看big_client_buf的值。當big_client_buf=1時，代表至少有一個客戶端的輸出緩沖區占用內存較大。

解決方案：

執行CLIENT LIST命令，查看哪個客戶端的輸出緩沖區內存占用量（omem）較大。排查該客戶端應用是否存在性能問題。

數據分片節點內存使用率高的解決方法

現象

如果Redis實例為集群版，您可能從以下一種或幾種現象發現數據分片節點的內存使用率高：

  • 收到了云監控的內存使用率告警。告警信息中顯示某個數據節點的內存使用率高，超過了閾值。

  • 實例診斷報告顯示內存使用率發生傾斜。

  • 在性能監控頁面查看實例的內存使用率和數據節點的內存使用率，發現實例的內存使用率不高，但某個數據分片節點的內存使用率較高。

問題原因

如果實例的內存使用率不高，但某個數據分片節點的內存使用率較高，說明發生了內存傾斜。

解決方案

檢查是否存在大Key，并拆分大Key

查找大Key

通過離線全量Key分析找出大Key。

更多找出大Key的方法，請參見發現并處理Redis的大Key和熱Key。

拆分大Key

例如將含有數萬成員的一個HASH Key拆分為多個HASH Key，并確保每個Key的成員數量在合理范圍。在Redis集群架構中，拆分大Key能對數據分片間的內存平衡起到顯著作用。

檢查是否使用了Hash Tag

如果使用了Hash Tag，請根據業務實際情況，評估將一個Hash Tag拆分為多個Hash Tag，使數據更加均勻地分布在不同的數據分片節點上。

擴容實例規格

擴容實例規格，可以增加實例每個分片的內存，是改善內存傾斜的臨時解決方案，具體操作請參見變更實例配置。

重要
  • 變配時Redis會進行數據傾斜預檢查，若您選擇的實例規格無法解決內存傾斜問題，Redis會進行攔截與報錯，請您調大實例規格后重試。
  • 在成功升級實例規格后，會改善內存傾斜問題，但可能也引起帶寬傾斜或CPU傾斜。

附錄1：Redis內存占用介紹

Redis的內存占用主要由以下三部分組成：

內存占用

說明

鏈路內存（動態）

主要包括Input Buff、Output Buff、JIT Overhead、Fake Lua Link、Lua執行緩存等，例如可執行INFO命令，通過返回結果的Clients中查看客戶端緩存信息。

說明

Input buff與Output buff與每個客戶端的連接有關，通常較小。當執行客戶端Range類操作或大Key收發較慢時，Input buff與Output buff占用的內存會增大，從而影響數據區，甚至會造成內存溢出OOM（Out Of Memory）。

數據內存

用戶數據區，即實際存儲的Value信息，通常作為重點分析的對象。

管理內存（靜態）

啟動時較小且相對恒定，該區域由管理數據的Hash內存開銷、Repl-buff與aof-buff的內存開銷（約32 MB～64 MB）等構成。

說明

當Key數量特別多時（例如幾億個），會占用較大的內存。

說明

大部分OOM場景是由于動態內存管理失效引起，例如限流時請求堆積導致動態內存快速上升、過于復雜或不合理的Lua腳本也可能導致OOM。云數據庫Redis企業版（Tair）增強了對動態內存的控制，推薦選用。

附錄2：查看內存占用情況的其他方法

使用MEMORY STATS命令查看內存占用情況

在Redis中，執行MEMORY STATS命令查詢內存使用詳情。

Redis實例的內存開銷主要由兩部分組成：

  • 業務數據的內存開銷，該部分一般作為重點分析對象。

  • 非業務數據的內存開銷，例如主備復制的積壓緩沖區、Redis進程初始化消耗的內存等。

返回示例及各參數對應的解釋如下：

說明

下述返回信息中，內存數值的單位為字節。

 1) "peak.allocated" //Redis進程自啟動以來消耗內存的峰值。
 2) (integer) 79492312
 3) "total.allocated" //Redis使用其分配器分配的總字節數，即當前的總內存使用量。
 4) (integer) 79307776
 5) "startup.allocated" //Redis啟動時消耗的初始內存量。
 6) (integer) 45582592
 7) "replication.backlog" //復制積壓緩沖區的大小。
 8) (integer) 33554432
 9) "clients.slaves" //主從復制中所有從節點的讀寫緩沖區大小。
10) (integer) 17266
11) "clients.normal" //除從節點外，所有其他客戶端的讀寫緩沖區大小。
12) (integer) 119102
13) "aof.buffer" //AOF持久化使用的緩存和AOF重寫時產生的緩存。
14) (integer) 0
15) "db.0"  //業務數據庫的數量。
16) 1) "overhead.hashtable.main" //當前數據庫的hash鏈表開銷內存總和，即元數據內存。
    2) (integer) 144
    3) "overhead.hashtable.expires" //用于存儲key的過期時間所消耗的內存。
    4) (integer) 0
17) "overhead.total" //數值=startup.allocated+replication.backlog+clients.slaves+clients.normal+aof.buffer+db.X。
18) (integer) 79273616
19) "keys.count" //當前Redis實例的key總數
20) (integer) 2
21) "keys.bytes-per-key" //當前Redis實例每個key的平均大小，計算公式：(total.allocated-startup.allocated)/keys.count。
22) (integer) 16862592
23) "dataset.bytes" //純業務數據占用的內存大小。
24) (integer) 34160
25) "dataset.percentage" //純業務數據占用的內存比例，計算公式：dataset.bytes*100/(total.allocated-startup.allocated)。
26) "0.1012892946600914"
27) "peak.percentage" //當前總內存與歷史峰值的比例，計算公式：total.allocated*100/peak.allocated。
28) "99.767860412597656"
29) "fragmentation" //內存的碎片率。
30) "0.45836541056632996"

使用MEMORY DOCTOR命令查看內存診斷建議

在Redis中，執行MEMORY DOCTOR命令獲取內存診斷建議。

圖 3. 診斷結果示例診斷結果示例

MEMORY DOCTOR會從以下維度為Redis實例的提供內存診斷建議，您可以根據診斷建議制定相應的優化策略：

    int empty = 0;     /* Instance is empty or almost empty. */
    int big_peak = 0;       /* Memory peak is much larger than used mem. */
    int high_frag = 0;      /* High fragmentation. */
    int high_alloc_frag = 0;/* High allocator fragmentation. */
    int high_proc_rss = 0;  /* High process rss overhead. */
    int high_alloc_rss = 0; /* High rss overhead. */
    int big_slave_buf = 0;  /* Slave buffers are too big. */
    int big_client_buf = 0; /* Client buffers are too big. */
    int many_scripts = 0;   /* Script cache has too many scripts. */

使用MEMORY USAGE命令查看指定Key占用的內存

在Redis中，執行MEMORY USAGE命令查詢指定Key消耗的內存（單位為字節）。

命令執行示例：

MEMORY USAGE Key0089393003

返回信息如下：

(integer) 1000072