[转]Memcache内存分配策略

一、Memcache内存分配机制

        关于这个机制网上有很多解释的，我个人的总结如下。

1. Page为内存分配的最小单位。

   Memcached的内存分配以page为单位，默认情况下一个page是1M，可以通过-I参数在启动时指定。如果需要申请内存时，memcached会划分出一个新的page并分配给需要的slab区域。page一旦被分配在重启前不会被回收或者重新分配（page ressign已经从1.2.8版移除了） 
   

2. Slabs划分数据空间。

   Memcached并不是将所有大小的数据都放在一起的，而是预先将数据空间划分为一系列slabs，每个slab只负责一定范围内的数据存储。如下图，每个slab只存储大于其上一个slab的size并小于或者等于自己最大size的数据。例如：slab 3只存储大小介于137 到 224 bytes的数据。如果一个数据大小为230byte将被分配到slab 4中。从下图可以看出，每个slab负责的空间其实是不等的，memcached默认情况下下一个slab的最大值为前一个的1.25倍，这个可以通过修改-f参数来修改增长比例。 
   

3. Chunk才是存放缓存数据的单位。

   Chunk是一系列固定的内存空间，这个大小就是管理它的slab的最大存放大小。例如：slab 1的所有chunk都是104byte，而slab 4的所有chunk都是280byte。chunk是memcached实际存放缓存数据的地方，因为chunk的大小固定为slab能够存放的最大值，所以所有分配给当前slab的数据都可以被chunk存下。如果时间的数据大小小于chunk的大小，空余的空间将会被闲置，这个是为了防止内存碎片而设计的。例如下图，chunk size是224byte，而存储的数据只有200byte，剩下的24byte将被闲置。 
   

4. Slab的内存分配。

   Memcached在启动时通过-m指定最大使用内存，但是这个不会一启动就占用，是随着需要逐步分配给各slab的。
            如果一个新的缓存数据要被存放，memcached首先选择一个合适的slab，然后查看该slab是否还有空闲的chunk，如果有则直接存放进去；如果没有则要进行申请。slab申请内存时以page为单位，所以在放入第一个数据，无论大小为多少，都会有1M大小的page被分配给该slab。申请到page后，slab会将这个page的内存按chunk的大小进行切分，这样就变成了一个chunk的数组，在从这个chunk数组中选择一个用于存储数据。如下图，slab 1和slab 2都分配了一个page，并按各自的大小切分成chunk数组。 
   

5. Memcached内存分配策略。

   综合上面的介绍，memcached的内存分配策略就是：按slab需求分配page，各slab按需使用chunk存储。
   这里有几个特点要注意，

   1. Memcached分配出去的page不会被回收或者重新分配
   2. Memcached申请的内存不会被释放
   3. slab空闲的chunk不会借给任何其他slab使用

   

      知道了这些以后，就可以理解为什么总内存没有被全部占用的情况下，memcached却出现了丢失缓存数据的问题了。

为什么总内存没有被全部占用的情况下，memcached却出现了丢失缓存数据?

总内存没有被占用完，但是已经被分配完了，这样每个slab能够获得的内存其实已经确定了，当部分比较密集（或者开始不密集，后续增多，例如我当时遇到的，在已经基本定型的memcache上附加新的类型的应用数据，导致内存分配与数据密集程度不符）的slab出现内存不够时，会使用最久未使用算法进行移除，即使没有到达过期时间，这个时候就出现数据丢失了。但是从一些工具中，此时实际使用的内存其实没有达到最大。