Best practice di gestione della memoria

Un'istanza Memorystore for Redis, se non gestita e configurata correttamente, può subire una pressione sulla memoria che può influire sulle prestazioni dell'applicazione. Questa pagina descrive le best practice che puoi utilizzare per gestire in modo efficiente l'utilizzo della memoria della tua istanza.

In questo argomento:

Concetti di gestione della memoria

Questa sezione illustra i concetti che devi comprendere per gestire l'utilizzo della memoria della tua istanza.

Capacità istanza

  • La capacità dell'istanza è la quantità di memoria di cui esegui il provisioning in gigabyte (GB) e per la quale ti vengono addebitati gli importi. Per ulteriori dettagli sulla selezione della capacità dell'istanza corretta, consulta Scegliere la dimensione corretta per l'istanza Memorystore.

Configurazione di maxmemory

  • Maxmemory è una configurazione Redis che consente di impostare il limite di memoria in base al quale viene applicato il criterio di rimozione. Memorystore for Redis designa questa configurazione come maxmemory-gb. Quando crei un'istanza, maxmemory-gb viene impostato sulla capacità dell'istanza. A seconda della metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema, potrebbe essere necessario abbassare il limite maxmemory-gb per fornire un overhead di memoria per i picchi di carico di lavoro.

    Per maggiori dettagli, vedi Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema.

    Per scoprire come regolare maxmemory-gb, consulta Configurazione delle istanze Redis.

Rapporto di utilizzo della memoria di sistema

  • La metrica Rapporto di utilizzo della memoria di sistema consente di misurare l'utilizzo della memoria di un'istanza rispetto alla memoria di sistema. La memoria di sistema viene gestita automaticamente da Memorystore per gestire i picchi di utilizzo della memoria causati da operazioni che richiedono molta memoria e dalla frammentazione della memoria, che è comune in Redis open source.

    Se la metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%, significa che l'istanza è sotto pressione di memoria e devi seguire le istruzioni riportate in Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema. Se non intervieni e l'utilizzo della memoria continua a crescere, rischi un arresto anomalo dell'istanza a causa di memoria insufficiente. La metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema potrebbe superare l'80% a causa della frammentazione della memoria. In alternativa, se la metrica raggiunge rapidamente l'80% o un valore superiore, potresti aver utilizzato una delle operazioni che richiedono un uso intensivo della memoria.

    Durante gli aggiornamenti di manutenzione, il rapporto di utilizzo della memoria di sistema deve essere pari o inferiore al 50%. Inoltre, a volte l'esportazione richiede un rapporto di utilizzo della memoria di sistema pari o inferiore al 50%.

Memoria utilizzata

  • La metrica Memoria utilizzata mostra la quantità di dati nell'istanza Memorystore. La memoria utilizzata da un'istanza può aumentare fino al limite di configurazione di maxmemory-gb. Quando la memoria utilizzata supera il limite di maxmemory-gb, viene applicato il criterio di espulsione.

Norme sullo sfratto

  • Il criterio di espulsione dell'istanza (noto anche come criterio maxmemory) determina come Redis esegue l'espulsione delle chiavi quando i dati dell'istanza raggiungono il limite maxmemory-gb. Redis rimuove le chiavi come parte del normale caso d'uso della cache. L'espulsione delle chiavi avviene come processo in background, pertanto le chiavi non vengono espulse immediatamente dopo il raggiungimento del limite di maxmemory-gb. Una frequenza di scrittura elevata potrebbe superare l'espulsione delle chiavi e causare una condizione di memoria esaurita.

    Il criterio di espulsione predefinito di un'istanza Memorystore è volatile-lru. Se utilizzi un volatile-* criterio di espulsione, assicurati di impostare i valori TTL sulle chiavi che vuoi far scadere, altrimenti Redis non ha chiavi da espellere.

    Per un elenco dei criteri di espulsione, consulta Criteri Maxmemory.

    Per scoprire come modificare il criterio di espulsione, consulta Configurare le istanze Redis.

Frammentazione della memoria

  • La frammentazione della memoria può causare l'esaurimento della memoria dell'istanza Memorystore anche quando il rapporto tra la memoria utilizzata e maxmemory-gb è basso. La frammentazione della memoria si verifica quando il sistema operativo alloca pagine di memoria che Redis non può utilizzare completamente dopo ripetute operazioni di scrittura ed eliminazione. L'accumulo di queste pagine può causare l'esaurimento della memoria del sistema e, alla fine, l'arresto anomalo del server Redis. La configurazione di activedefrag Redis può contribuire a ridurre la frammentazione.

Defragmentazione attiva

  • Le versioni Redis 4.0 e successive forniscono una configurazione activedefrag. Se possibile, devi creare l'istanza Memorystore utilizzando Redis 4.0. Per impostazione predefinita, Memorystore imposta activedefrag su "no". L'impostazione di activedefrag su "yes" comporta un compromesso con la CPU, ma può contribuire a mitigare la frammentazione della memoria, che contribuisce a causare problemi di esaurimento della memoria.

    Se la metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema indica una frammentazione della memoria, devi attivare activedefrag. In caso contrario, activedefrag rimane un'impostazione facoltativa.

Operazioni che richiedono molta memoria

Le seguenti operazioni utilizzano una quantità significativa di memoria, in particolare se eseguite in combinazione con una frequenza di scrittura elevata:

Operazione di esportazione

La funzionalità di esportazione di Memorystore utilizza l'operazione BGSAVE di Redis, che utilizza la modalità di copia su scrittura. A seconda delle dimensioni dei dati, del volume di scrittura e delle chiavi toccate, la memoria richiesta per un'esportazione può essere il doppio dello spazio occupato dai dati. Pertanto, per la buona riuscita delle esportazioni, potrebbe essere necessario ridurre il limite di maxmemory-gb al 50% della capacità dell'istanza durante le esportazioni.

Operazioni di scalabilità e upgrade delle versioni

Il scaling o l'upgrade durante periodi di elevato carico di scrittura può causare una pressione sulla memoria dell'istanza a causa dell'overhead della memoria causato dalla replica. Inoltre, un carico di lettura elevato può aumentare le dimensioni del buffer di output di Redis, con un conseguente aumento della pressione sulla memoria. Se un'operazione di scalabilità o di upgrade non riesce a causa della pressione sulla memoria, devi:

  • Riduci maxmemory-gb al 50% della capacità dell'istanza prima di un'operazione di scalabilità/upgrade. Se possibile, dovresti anche ridurre il valore maxmemory durante i periodi di traffico ridotto delle istanze, in quanto ciò riduce l'impatto negativo della riduzione di maxmemory sul rapporto di hit della cache.
  • Esegui la scalabilità/l'upgrade durante i periodi di scrittura ridotta.

Manutenzione

La manutenzione aggiunge anche un carico sulla memoria della tua istanza. Devi adottare misure affinché la metrica Rapporto di utilizzo della memoria di sistema sia pari o inferiore al 50% al momento della manutenzione pianificata. Per farlo, puoi pianificare l'operazione per un momento in cui il traffico dell'istanza è basso oppure aumentare temporaneamente le dimensioni dell'istanza durante la periodo di manutenzione in modo che il rapporto di utilizzo della memoria di sistema sia pari o inferiore al 50%.

Monitorare l'utilizzo della memoria dell'istanza

Monitora le metriche e imposta gli avvisi descritti in questa sezione. Queste metriche e questi avvisi forniscono informazioni sull'utilizzo della memoria dell'istanza. Per scoprire come visualizzare le metriche e impostare gli avvisi, consulta Monitoraggio delle istanze Redis.

Metrica Indirizzo metrico completo
Maxmemory redis.googleapis.com/stats/memory/maxmemory
Utilizzo memoria redis.googleapis.com/stats/memory/usage
Rapporto di utilizzo della memoria redis.googleapis.com/stats/memory/usage_ratio
Durata del sovraccarico della memoria di sistema redis.googleapis.com/stats/memory/system_memory_overload_duration
Rapporto di utilizzo della memoria di sistema redis.googleapis.com/stats/memory/system_memory_usage_ratio
Percentuale successi cache redis.googleapis.com/stats/memory/cache_hit_ratio
Chiavi con scadenza redis.googleapis.com/keyspace/keys_with_expiration
Chiavi scadute redis.googleapis.com/stats/expired_keys
Chiavi rimosse redis.googleapis.com/stats/evicted_keys

Rapporto di utilizzo della memoria

La metrica Rapporto di utilizzo della memoria indica quanto manca alla dimensione del set di lavoro per raggiungere il limite maxmemory-gb. A meno che il criterio di espulsione non sia impostato su no-eviction, il raggiungimento della memoria massima da parte dei dati dell'istanza non indica sempre un problema. Tuttavia, l'espulsione delle chiavi è un processo in background che richiede tempo. Se hai una frequenza di scrittura elevata, potresti esaurire la memoria prima che Redis abbia il tempo di eliminare le chiavi per liberare spazio.

Rapporto di utilizzo della memoria di sistema

Il rapporto di utilizzo della memoria di sistema è una metrica fondamentale da monitorare. Per assicurarti che l'istanza abbia memoria sufficiente per supportare il tuo carico di lavoro e altre operazioni che richiedono molto utilizzo di memoria, è importante disporre sempre di memoria di sistema sufficiente.

Imposta un avviso per ricevere una notifica se la metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema raggiunge l'80%. Se raggiunge l'80%, devi iniziare a monitorare più da vicino la metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema. Se il rapporto di utilizzo della memoria di sistema continua a crescere in modo significativo, devi attivare activedefrag, ridurre maxmemory e valutare la possibilità di eseguire lo scale dell'istanza.

Quando il rapporto di utilizzo della memoria di sistema raggiunge il 100%, qualsiasi operazione che aumenti ulteriormente il volume di memoria dell'istanza viene bloccata e Redis restituisce il seguente errore:

-OOM command not allowed under OOM prevention.

Per maggiori dettagli, consulta Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema.

Durata del sovraccarico della memoria di sistema

Se l'utilizzo della memoria è troppo elevato, Memorystore blocca le scritture nella tua istanza per mantenerla in buono stato. La durata del sovraccarico della memoria di sistema monitora il tempo per cui l'istanza è nello stato di scrittura bloccata.

Ti consigliamo di impostare un avviso per questa metrica in modo da sapere quando le scritture vengono bloccate per l'istanza. Inoltre, puoi fare riferimento a questa metrica per risolvere i problemi relativi alla ricezione dell'errore-OOM command not allowed under OOM prevention..

Percentuale di hit della cache

Devi monitorare regolarmente il rapporto di hit della cache per sapere quale percentuale di ricerche delle chiavi viene restituita correttamente dalle chiavi nell'istanza Redis. In generale, un rapporto di hit della cache più elevato è migliore di uno inferiore. Prima di apportare modifiche sostanziali alla configurazione, ad esempio modificare il limite di maxmemory-gb, cambiare il criterio di espulsione o eseguire il ridimensionamento dell'istanza, devi annotare il rapporto di hit della cache. Dopo aver modificato l'istanza, controlla di nuovo il rapporto di hit della cache per vedere l'impatto della modifica su questa metrica.

Chiavi con scadenza e Chiavi scadute

La metrica di Stackdriver Chiavi con scadenza monitora il numero di chiavi impostate per la scadenza. Se non sono presenti chiavi con scadenza, potrebbe indicare che non stai impostando i TTL sulle chiavi. In questi casi, quando i dati dell'istanza raggiungono il limite maxmemory-gb, non ci sono chiavi da eliminare, il che può comportare una condizione di esaurimento della memoria se utilizzi un criterio di espulsione maxmemory-gb.volatile-*

Un'altra metrica che puoi monitorare è Chiavi scadute. Se la metrica mostra molte chiavi scadute, ma continui a notare una pressione sulla memoria dell'istanza, devi ridurre maxmemory-gb.

Risolvere una condizione di esaurimento della memoria

Di seguito sono riportate alcune best practice da seguire se la tua istanza presenta una pressione sulla memoria o si verificano errori di esaurimento della memoria.

  1. Se utilizzi un criterio di espulsione volatile-*, assicurati di impostare i TTL per le chiavi di cui vuoi che scada la scadenza. Per maggiori dettagli, consulta le norme sull'espulsione.

  2. Per le istanze che eseguono Redis 4.0 e versioni successive:

    1. Attiva activedefrag per l'istanza. Per ulteriori dettagli, consulta la sezione Defragmentazione attiva.

  3. Scopri come utilizzare le metriche per risolvere i problemi di esaurimento della memoria e ottenere informazioni sull'utilizzo della memoria dell'istanza: Monitora l'utilizzo della memoria dell'istanza, Gestisci il rapporto di utilizzo della memoria del sistema.

  4. Scopri come regolare maxmemory quando esegui operazioni che richiedono molta memoria.

  5. Se la metrica Rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%, riduci il limite maxmemory-gb dell'istanza. Per maggiori dettagli, consulta Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema.

  6. Valuta la possibilità di aumentare la capacità dell'istanza.

  7. Se continui a riscontrare condizioni di OOM, contatta l'assistenza della piattaforma Google Cloud.

Scegli la dimensione giusta per l'istanza Memorystore

Questa sezione illustra tre approcci distinti che ti aiutano a determinare le dimensioni adeguate per la tua istanza in base al carico di lavoro:

Determinare le dimensioni iniziali di un'istanza Memorystore

Per prima cosa, devi scegliere se vuoi un'istanza di livello Standard o di livello Base. Per scoprire di più sui livelli di Memorystore for Redis, consulta la sezione Funzionalità dei livelli di Redis. Dopo aver selezionato il livello giusto per la tua applicazione, segui questi passaggi per determinare le dimensioni dell'istanza di cui hai bisogno:

  1. Determina le dimensioni dei dati.

    • Stima il numero e le dimensioni medie delle chiavi che la tua applicazione scriverà nell'istanza Redis. Moltiplica questi valori per ottenere una stima approssimativa delle dimensioni dell'istanza di cui hai bisogno.

  2. Scegli un criterio di espulsione.

    • Se utilizzi il criterio maxmemory noeviction, le dimensioni dell'istanza devono essere sufficientemente grandi da contenere il carico di lavoro di picco e il set di lavoro. Se la memoria esaurisce con questo criterio maxmemory, l'istanza può entrare in una condizione di memoria insufficiente.
    • Altri criteri di espulsione non influiscono sulle dimensioni dell'istanza da eseguire.

  3. Esegui il provisioning di memoria aggiuntiva per le istanze di livello Standard

    • A differenza delle istanze di livello base, le istanze di livello standard riservano il 10% della capacità dell'istanza come buffer di replica. Se scegli un'istanza di livello standard, assicurati di prendere la stima dei dati del primo passaggio e di eseguire il provisioning di un ulteriore 10% per il buffer di replica.

  4. Stimare la frequenza di scrittura media e di picco

    • Se possibile, stima la frequenza di scrittura e le dimensioni delle chiavi che verranno utilizzate dalla tua applicazione. La frequenza di scrittura rispetto alla frequenza di rimozione delle chiavi determina la velocità di crescita dell'istanza nel tempo.

  5. Esegui l'upgrade per raggiungere la percentuale di hit della cache che preferisci

    • Monitora il rapporto di hit della cache e, se non ottieni il numero di hit della cache che vuoi, significa che devi aumentare le dimensioni dell'istanza o assicurarti che l'applicazione scriva le chiavi nell'istanza Memorystore richieste e non soddisfatte.

Determinare se l'istanza blocca le scritture a causa di una condizione di esaurimento della memoria

Se ricevi il seguente errore:

-OOM command not allowed under OOM prevention.

Quindi, controlla se:

  1. La metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema ha superato l'80% poco prima che l'istanza inizi a riscontrare problemi.
  2. Il rapporto di utilizzo della memoria di sistema è aumentato molto rapidamente prima che si verificassero problemi con l'istanza.
  3. La metrica Durata del sovraccarico della memoria di sistema ha mostrato valori superiori a zero nello stesso periodo in cui si sono verificate le scritture bloccate.

In questo caso, è probabile che l'istanza blocchi le scritture a causa di una condizione di esaurimento della memoria.

Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema

Imposta un avviso per ricevere una notifica se la metrica Rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%. Se il rapporto di utilizzo della memoria del sistema supera l'80%, devi adottare le misure appropriate per evitare che l'istanza esaurisca la memoria. A seconda del volume di scrittura e del pattern di accesso alle chiavi, l'utilizzo della memoria di sistema può potenzialmente aumentare rapidamente fino al 100%. Memorystore offre i seguenti modi per gestire il rapporto di utilizzo della memoria del sistema:

  • Attiva activedefrag per le istanze che eseguono Redis 4.0 e versioni successive.
  • Riduci il limite di maxmemory-gb dell'istanza.
  • Esegui l'upgrade dell'istanza.
  • Scegli il criterio di espulsione appropriato.
  • Imposta i TTL sulle chiavi volatili.
  • Elimina manualmente le chiavi dall'istanza.

Attivare activedefrag

Se il rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%, attiva activedefrag (per le istanze che eseguono Redis 4.0 e versioni successive). La deframmentazione può richiedere ore per liberare la memoria frammentata. Se il traffico di scrittura è elevato, la defragmentazione da sola potrebbe non essere sufficiente per impedire all'istanza di esaurire la memoria. Pertanto, potresti dover implementare i seguenti consigli:

Riduci il limite maxmemory dell'istanza

Se il rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%, devi abbassare maxmemory-gb, ma prima controlla come è cambiato il rapporto di utilizzo della memoria di sistema nel tempo per determinare quale nuovo limite di maxmemory-gb impostare.

Scenario 1: il rapporto di utilizzo della memoria di sistema è aumentato gradualmente e lentamente. È probabile che si tratti di un problema di frammentazione e dovresti ridurre maxmemory-gb in incrementi graduali finché il rapporto di utilizzo della memoria di sistema non si stabilizza al di sotto dell'80%.

Scenario 2: il rapporto di utilizzo della memoria di sistema ha registrato un picco rapido e noti un carico di scrittura significativo sull'istanza. È probabile che lo spike sia stato causato da un'operazione ad alta intensità di memoria. In questa situazione, devi abbassare il limite maxmemory-gb in incrementi più elevati per assicurarti che l'istanza eviti di entrare in una condizione di esaurimento della memoria o ne esca. Tieni presente che la riduzione di maxmemory può ridurre il rapporto di hit della cache delle istanze. Un rapporto di hit della cache molto più basso indica che devi eseguire l'upgrade dell'istanza in modo che la tua applicazione possa trarre vantaggio dall'utilizzo di Redis. Per scoprire come regolare la configurazione di maxmemory-gb, consulta Configurazione delle istanze Redis.

Esegui l'upgrade dell'istanza

Segui le istruzioni riportate in Scalabilità delle istanze Redis per aumentare la capacità dell'istanza.

Esempio di scalabilità di Maxmemory:

Se hai un'istanza da 10 GB con maxmemory-gb impostato su 8 GB, hai 8 GB per memorizzare le chiavi e 2 GB di overhead di memoria. Se esegui la scalabilità dell'istanza a 20 GB,maxmemory-gb viene scalata a 16 GB. Di conseguenza, l'istanza ora dispone di 16 GB di memoria per l'archiviazione delle chiavi e di 4 GB di overhead. Consulta Ridimensionamento delle istanze Redis per istruzioni su come aumentare o diminuire le dimensioni dell'istanza.

Scegli il criterio di espulsione appropriato

Se memorizzi dati volatili, scegli uno dei volatile-* criteri di espulsione. Se memorizzi dati non volatili, scegli una delle allkeys-* norme.

Eliminare manualmente le chiavi dall'istanza

Puoi migliorare le condizioni di esaurimento della memoria eliminando manualmente le chiavi dall'istanza. Si tratta di una soluzione temporanea che ti aiuta a migliorare lo stato di salute dell'istanza.