Memcached,memcache( 三 )


Slab Allocation机制只为存储外部数据而设计,也就是说所有的key-value数据都存储在Slab Allocation系统里,而Memcached的其它内存请求则通过普通的malloc/free来申请,因为这些请求的数量和频率决定了它们不会对整个系统的性能造成影响Slab Allocation的原理相当简单 。
如图所示,它首先从操作系统申请一大块内存,并将其分割成各种尺寸的块Chunk,并把尺寸相同的块分成组Slab Class 。其中,Chunk就是用来存储key-value数据的最小单位 。每个Slab Class的大小,可以在Memcached启动的时候通过制定Growth Factor来控制 。假定图中Growth Factor的取值为1.25,如果第一组Chunk的大小为88个字节,第二组Chunk的大小就为112个字节,依此类推 。
当Memcached接收到客户端发送过来的数据时首先会根据收到数据的大小选择一个最合适的Slab Class,然后通过查询Memcached保存着的该Slab Class内空闲Chunk的列表就可以找到一个可用于存储数据的Chunk 。当一条数据库过期或者丢弃时,该记录所占用的Chunk就可以回收,重新添加到空闲列表中 。
从以上过程我们可以看出Memcached的内存管理制效率高,而且不会造成内存碎片,但是它最大的缺点就是会导致空间浪费 。因为每个Chunk都分配了特定长度的内存空间,所以变长数据无法充分利用这些空间 。如图 所示,将100个字节的数据缓存到128个字节的Chunk中,剩余的28个字节就浪费掉了 。Redis的内存管理主要通过源码中zmalloc.h和zmalloc.c两个文件来实现的 。
Redis为了方便内存的管理,在分配一块内存之后,会将这块内存的大小存入内存块的头部 。如图所示,real_ptr是redis调用malloc后返回的指针 。redis将内存块的大小size存入头部,size所占据的内存大小是已知的,为size_t类型的长度,然后返回ret_ptr 。当需要释放内存的时候,ret_ptr被传给内存管理程序 。
通过ret_ptr,程序可以很容易的算出real_ptr的值,然后将real_ptr传给free释放内存 。Redis通过定义一个数组来记录所有的内存分配情况,这个数组的长度为ZMALLOC_MAX_ALLOC_STAT 。数组的每一个元素代表当前程序所分配的内存块的个数,且内存块的大小为该元素的下标 。在源码中,这个数组为zmalloc_allocations 。
zmalloc_allocations[16]代表已经分配的长度为16bytes的内存块的个数 。zmalloc.c中有一个静态变量used_memory用来记录当前分配的内存总大小 。所以,总的来看,Redis采用的是包装的mallc/free,相较于Memcached的内存管理方法来说,要简单很多 。3、数据持久化支持Redis虽然是基于内存的存储系统,但是它本身是支持内存数据的持久化的,而且提供两种主要的持久化策略:RDB快照和AOF日志 。
而memcached是不支持数据持久化操作的 。1)RDB快照Redis支持将当前数据的快照存成一个数据文件的持久化机制,即RDB快照 。但是一个持续写入的数据库如何生成快照呢?Redis借助了fork命令的copy on write机制 。在生成快照时,将当前进程fork出一个子进程,然后在子进程中循环所有的数据,将数据写成为RDB文件 。
我们可以通过Redis的save指令来配置RDB快照生成的时机,比如配置10分钟就生成快照,也可以配置有1000次写入就生成快照,也可以多个规则一起实施 。这些规则的定义就在Redis的配置文件中,你也可以通过Redis的CONFIG SET命令在Redis运行时设置规则,不需要重启Redis 。Redis的RDB文件不会坏掉,因为其写操作是在一个新进程中进行的,当生成一个新的RDB文件时,Redis生成的子进程会先将数据写到一个临时文件中,然后通过原子性rename系统调用将临时文件重命名为RDB文件,这样在任何时候出现故障,Redis的RDB文件都总是可用的 。

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