Redis内存优化实验

1、实验环境

硬件:4C/1G/20G

软件:Centos7/Docker19/Redis6

2、实验步骤

2.1 初始准备

$ swapoff -a     # 临时关闭交换内存
$ echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled  # 临时禁用 THP
$ echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
$ mkdir -p /usr/local/redis && chmod 666 /usr/local/redis && cd /usr/local/redis
$ vi redis.conf    # 添加如下内容
appendonly no                 # 不开户实例化,以提高性能
maxmemory  8M                 # 最大使用内存
maxmemory-policy  allkeys-lru  # 当used_memory达到maxmemory时的数据驱逐策略,删除最近最少用数据
protected-mode no               # 开启其他机器访问
$ vi import.lua    # 批量添加数据Lua脚本
local count = tonumber(ARGV[1])
local expire_time = tonumber(ARGV[2])  -- 过期时间(秒)
redis.call("SELECT", 0)  -- 确保选择数据库 0

for i = 1, count do
    local key = "key" .. i
    local value = "value" .. i
    redis.call("SET", key, value)
    redis.call("EXPIRE", key, expire_time)
    if i % 10000 == 0 then
        redis.log(redis.LOG_NOTICE, "Inserted and set expiration for " .. i .. " keys")
    end
end
1730647086230.png

2.2 运行docker

$ docker run --name redis  --restart=always -d \
-p 6379:6379 \
-v /usr/local/redis/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf  \
-v /usr/local/redis/import.lua:/data/import.lua \
-v /usr/local/redis/data:/data   redis:6.0.8 \
redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf 
$ docker ps
\CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
d007736e7bdd        redis:6.0.8         "docker-entrypoint.s…"   16 seconds ago      Up 15 seconds       0.0.0.0:6379->6379/tcp   redis

2.3 实验1:设置最大内存与数据过期时间

使用top命令 ,看一下当前内存占用情况


1730647355669.png

再开一个SSH窗口,检查一下配置参数是否生效

$ docker exec -it redis  /bin/bash
root@d007736e7bdd:/data# redis-cli config get maxmemory
1) "maxmemory"
2) "8000000"
root@d007736e7bdd:/data# redis-cli config get maxmemory-policy 
1) "maxmemory-policy"
2) "allkeys-lru"

检查一下初始内存分配情况

root@d007736e7bdd:/data# redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:844.73K
used_memory_rss_human:4.26M
used_memory_peak_human:844.73K
used_memory_lua_human:37.00K
used_memory_scripts_human:0B

参数说明:

used_memory:Redis 分配器分配的内存总量

used_memory_rss:进程从操作系统分配的内存总量

used_memory_peak:Redis 分配器分配的内存峰值

写20万数据,设置10分钟过期

root@d007736e7bdd:/data# redis-cli info keyspace   # 当前数据库为空
# Keyspace
root@d007736e7bdd:/data# redis-cli --eval import.lua , 200000 600
(nil)
1730647709116.png
root@a3222c70b966:/data# redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:7.63M               # 应该内存已经用尽了
used_memory_rss_human:30.89M          # 实际占用内存已经远超8M了   
used_memory_peak_human:215.92M
used_memory_lua_human:74.00K
used_memory_scripts_human:552B
root@a3222c70b966:/data# redis-cli info keyspace 
# Keyspace
db0:keys=30625,expires=30625,avg_ttl=538500   # 已经触发清除策略,只剩下3万条

过10分钟后再检查

root@a3222c70b966:/data# redis-cli info keyspace # 数据已完全过期
# Keyspace
root@a3222c70b966:/data# redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:846.61K
used_memory_rss_human:9.52M  # 实际占用内存已经下降了  
used_memory_peak_human:215.92M
used_memory_lua_human:74.00K
used_memory_scripts_human:552B

从下图可以看到,虽然数据都被清理了,但实际占用内存还是增长了


1730648322305.png

2.4 实验2:设置最大内存,不设置数据过期时间

$ docker stop redis && docker rm redis
redis
redis
$ rm -f import.lua 
$ vi import.lua 
for i = 1, count do
    redis.call("SET", "key" .. i, "value" .. i)
end
$ docker run --name redis ........ (参考前面)
1730649547617.png

回到第2个窗口

$  docker exec -it redis  /bin/bash
root@0fce85341f7e:/data# redis-cli --eval import.lua , 200000
(nil)
root@0fce85341f7e:/data#  redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:7.63M
used_memory_rss_human:20.59M     # 实际占用内存比有过期设置的要少  
used_memory_peak_human:16.55M
used_memory_lua_human:60.00K
used_memory_scripts_human:216B
root@0fce85341f7e:/data#  redis-cli info keyspace
# Keyspace
db0:keys=70001,expires=0,avg_ttl=0     # 剩下7万条
1730649873166.png

因为没有设置过期时间,这里将数据库手动清空

root@0fce85341f7e:/data# redis-cli FLUSHALL
OK
root@0fce85341f7e:/data#  redis-cli info keyspace
# Keyspace
root@0fce85341f7e:/data#  redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:845.52K         # used_memory 恢复了
used_memory_rss_human:7.55M       # 系统分配内存也降下来了 
used_memory_peak_human:16.55M
used_memory_lua_human:60.00K
used_memory_scripts_human:216B
1730650045039.png

2.5 实验3:不设置最大内存与数据过期时间

$ docker stop redis && docker rm redis
redis
redis
$ sed -i "s/max/#max/" redis.conf 
[root@localhost redis]# cat redis.conf 
appendonly no
#maxmemory  8M
#maxmemory-policy  allkeys-lru
protected-mode no
$ docker run --name redis ........ (参考前面)
1730650542028.png

再到第二个窗口

$ docker exec -it redis  /bin/bash
root@8e6f924f76df:/data#  redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:844.73K
used_memory_rss_human:4.25M
used_memory_peak_human:844.73K
used_memory_lua_human:37.00K
used_memory_scripts_human:0B
root@8e6f924f76df:/data# redis-cli --eval import.lua , 200000  # 写20万条
(nil)
root@8e6f924f76df:/data#  redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:16.55M
used_memory_rss_human:21.59M
used_memory_peak_human:16.55M
used_memory_lua_human:60.00K
used_memory_scripts_human:216B
root@8e6f924f76df:/data#  redis-cli info keyspace
# Keyspace
db0:keys=200000,expires=0,avg_ttl=0    # 全部定入
1730650751817.png

直接写200万条试下

root@8e6f924f76df:/data# redis-cli --eval import.lua , 2000000                
(nil)
root@8e6f924f76df:/data#  redis-cli info keyspace             
# Keyspace
db0:keys=2000000,expires=0,avg_ttl=0
root@8e6f924f76df:/data#  redis-cli info memory | grep used_memory|grep human 
used_memory_human:154.15M
used_memory_rss_human:161.43M
used_memory_peak_human:154.15M
used_memory_lua_human:58.00K
used_memory_scripts_human:216B
1730650830982.png

写2000万条

[root@localhost ~]# docker ps   # 可以看到docker已经重启了( Up 7 seconds )
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
8e6f924f76df        redis:6.0.8         "docker-entrypoint.s…"   8 minutes ago       Up 7 seconds        0.0.0.0:6379->6379/tcp   redis

3、实验结论

由上述实验可以看出:

  1. 不设置maxmemory时可以最大保证数据的完整性,但有可能导致docker程序因内存占用过大而被系统重置;
  2. 在已经设置了maxmemory的情况下,不主动配置数据过期时间可以较完整地保存数据,若配置了配置数据过期时间则可以减少内存开销;
  3. maxmemory并不等于redis占用系统实际内存的值,当有大批量数据写入时,后者的值有可能比前者大得多,因此这个值要合理设置。
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