什么是Redis内存碎片？来理解下Redis的内存分配机制，jemalloc

Redis，作为高性能内存数据库，其性能表现卓越，尤其在处理用户请求数据的核心存储节点中，单机 Redis 可达到数万 TPS，远超关系型数据库如 MySQL 的数百 TPS，相差数十倍。在对高性能有需求的业务场景中，Redis 作为缓存中间件，以其 I/O 密集型的高效 I/O 模型，实现了 CPU 的极致利用，而内存操作则直接影响 Redis 的性能。

内存碎片，作为 Redis 内存问题之一，是内存空间被分散为大小不一的碎片，影响内存分配效率。当出现内存碎片时，实际可用内存空间小于物理空闲空间，Redis 需频繁与外存进行数据交换或清理老数据，导致性能降低。为了监控内存状态，Redis 提供了内存状态监控参数，其中 mem_fragmentation_ratio 参数直接反映了内存碎片问题。

为应对内存碎片问题，Redis 使用了高效的内存分配器 jemalloc，替代标准的 glibc malloc，以降低内存分配的成本并提高利用率。jemalloc 是一种广泛应用的高效用户态内存分配器，能解决多线程环境下的内存分配性能和碎片问题，广泛应用于 BSD、Firefox、Facebook 等系统中。

内存碎片产生的根本原因在于已分配空间的回收，导致空洞形成并积累，空间利用率下降。为解决此问题，Redis 通过 Buddy 算法将空间分为多个档次的内存块，申请时优先匹配最匹配的规格，不足时升级，释放时检查是否有 Buddy 可合并，以优化内存分配和利用率。Slab 算法则针对小对象优化，引入 slab_partial 维护已分配但未完全使用的空间，实现更高效的内存复用。

在多核处理器环境下，jemalloc 通过引入私有的内存分配区域 Arena，缩小锁粒度，减少锁争用带来的性能损耗，实现了高性能的内存分配。Redis 选择 jemalloc 作为内存分配器，确保了其高性能且低碎片的内存管理能力。

对于 mem_fragmentation_ratio 偏大的情况，Redis 官方建议采取“鸵鸟算法”，即无需特殊处理，只要确保有足够的可用物理内存和合适的 maxmemory 参数设置，即使内存碎片问题存在，后续内存分配也是安全的。避免频繁变更 Redis 键值对，可减少外部碎片空间的产生，但性能和安全性上的优势并不明显。

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