Best practice di gestione della memoria

Un'istanza Memorystore for Redis, se non gestita e configurata correttamente, può subire una pressione della memoria che può influire sul rendimento dell'applicazione. Questa pagina descrive le best practice che puoi utilizzare per gestire in modo efficiente la memoria utilizzata dell'istanza.

In questo argomento:

Concetti di gestione della memoria

Questa sezione introduce i concetti che devi comprendere per gestire la memoria utilizzata dell'istanza.

Capacità istanza

  • La capacità dell'istanza è la quantità di memoria di cui esegui il provisioning in gigabyte (GB) e per cui ti vengono addebitati i costi. Per maggiori dettagli sulla selezione della capacità dell'istanza corretta, consulta Dimensionare correttamente l'istanza Memorystore.

Configurazione Maxmemory

  • Maxmemory è una configurazione Redis che ti 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 memoria utilizzata di sistema, potrebbe essere necessario ridurre il limite maxmemory-gb per fornire un overhead di memoria per i picchi di carico di lavoro.

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

    Per scoprire come regolare maxmemory-gb, consulta Configurare le istanze Redis.

Rapporto di memoria utilizzata del sistema

Memoria utilizzata

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

Criterio di rimozione

  • Il criterio di rimozione dell'istanza (noto anche come criterio maxmemory) determina il modo in cui Redis rimuove le chiavi quando i dati dell'istanza raggiungono il limite maxmemory-gb. Redis rimuove le chiavi come parte del normale caso d'uso della cache. La rimozione delle chiavi avviene come processo in background, pertanto le chiavi non vengono rimosse immediatamente dopo il raggiungimento del limite maxmemory-gb. Una frequenza di scrittura elevata potrebbe superare la rimozione delle chiavi, con conseguente condizione di esaurimento della memoria.

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

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

    Per scoprire come modificare il criterio di rimozione, 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 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, infine, l'arresto anomalo del server Redis. La configurazione Redis activedefrag può contribuire a ridurre la frammentazione.

Defragmentazione attiva

  • Le versioni di 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 della CPU, ma può contribuire a mitigare la frammentazione della memoria, che contribuisce ai problemi di esaurimento della memoria.

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

Operazioni che utilizzano molta memoria

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

Operazione di esportazione

La funzionalità di esportazione di Memorystore utilizza l'operazione Redis BGSAVE, che utilizza la 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 delle dimensioni dello spazio occupato dai dati. Pertanto, affinché le esportazioni vadano a buon fine, potrebbe essere necessario ridurre il limite maxmemory-gb al 50% della capacità dell'istanza durante le esportazioni.

Operazioni di scalabilità e upgrade della versione

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

  • Riduci maxmemory-gb al 50% della capacità dell'istanza prima di un'operazione di scalabilità/upgrade. Se possibile, devi anche ridurre maxmemory durante i periodi di traffico ridotto dell'istanza, perché in questo modo si riduce l'impatto negativo della riduzione di maxmemory sul rapporto di successi della cache.
  • Esegui la scalabilità/l'upgrade durante i periodi di scrittura ridotta.

Manutenzione

La manutenzione aggiunge anche pressione della memoria all'istanza. Devi adottare misure in modo che la metrica del rapporto di utilizzo della memoria di sistema sia pari o inferiore al 50% al momento della manutenzione pianificata. Puoi farlo pianificando un orario in cui il traffico dell'istanza è basso o aumentando temporaneamente le dimensioni dell'istanza durante il periodo di manutenzione in modo che la metrica del 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 utilizzata dell'istanza. Per scoprire come visualizzare le metriche e impostare gli avvisi, consulta Monitorare le istanze Redis.

Metrica Indirizzo completo della metrica
Maxmemory redis.googleapis.com/stats/memory/maxmemory
Memoria utilizzata redis.googleapis.com/stats/memory/usage
Rapporto di memoria utilizzata 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 memoria utilizzata del 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 è vicino il raggiungimento del limite maxmemory-gb da parte delle dimensioni del working set. A meno che il criterio di rimozione non sia impostato su no-eviction, il raggiungimento di maxmemory da parte dei dati dell'istanza non indica sempre un problema. Tuttavia, la rimozione 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 rimuovere le chiavi per liberare spazio.

Rapporto di memoria utilizzata del sistema

Il rapporto di memoria utilizzata del sistema è una metrica fondamentale da monitorare. Per assicurarti che l'istanza abbia memoria sufficiente per supportare il carico di lavoro e altre operazioni che utilizzano molta memoria, è importante avere sempre memoria di sistema sufficiente.

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

Una volta che il rapporto di memoria utilizzata del sistema raggiunge il 100%, qualsiasi operazione che aumenti ulteriormente il footprint della 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 utilizzata del sistema.

Durata del sovraccarico della memoria di sistema

Se la memoria utilizzata è troppo elevata, Memorystore blocca le scritture nell'istanza per mantenerla in stato integro. La durata del sovraccarico della memoria di sistema tiene traccia del tempo in cui l'istanza si trova nello stato di scritture bloccate.

Devi 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 il problema della ricezione dell'errore -OOM command not allowed under OOM prevention..

Percentuale successi cache

Devi monitorare regolarmente la percentuale successi cache in modo da sapere la percentuale di ricerche di chiavi restituite correttamente dalle chiavi nell'istanza Redis. In generale, una percentuale successi cache più elevata è migliore di una percentuale successi cache inferiore. Devi prendere nota della percentuale successi cache prima di apportare modifiche di configurazione di grandi dimensioni, ad esempio la regolazione del limite maxmemory-gb, la modifica del criterio di rimozione o la scalabilità dell'istanza. Poi, dopo aver modificato l'istanza, controlla di nuovo la percentuale successi cache per vedere l'impatto della modifica su questa metrica.

Chiavi con scadenza e chiavi scadute

La metrica 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 sono presenti chiavi da rimuovere, il che può comportare una condizione di esaurimento della memoria se utilizzi un criterio di rimozione volatile-*.

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

Risolvere una condizione di esaurimento della memoria

Di seguito sono riportate alcune best practice da seguire se l'istanza è sottoposta a una pressione della memoria o si verificano errori di esaurimento della memoria.

  1. Se utilizzi un criterio di rimozione volatile-* assicurati di impostare TTL sulle chiavi che vuoi far scadere. Per maggiori dettagli, consulta Criterio di rimozione.

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

    1. Attiva activedefrag per l'istanza. Per maggiori dettagli, consulta 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: Monitorare l'utilizzo della memoria dell'istanza, Gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema.

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

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

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

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

Dimensionare correttamente l'istanza Memorystore

Questa sezione illustra tre approcci distinti che ti aiutano a dimensionare correttamente l'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 Funzionalità dei livelli Redis. Una volta 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 di chiavi 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 rimozione.

    • Se utilizzi il criterio maxmemory noeviction, le dimensioni dell'istanza devono essere sufficienti per contenere il carico di lavoro di picco e il working set. Se esaurisci la memoria con questo criterio maxmemory, l'istanza può entrare in una condizione di esaurimento della memoria.
    • Altri criteri di rimozione non influenzano le dimensioni dell'istanza di cui devi eseguire il provisioning.

  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 dal passaggio 1 ed esegui il provisioning di un ulteriore 10% per il buffer di replica.

  4. Stima la frequenza di scrittura media e di picco

    • Se possibile, stima la frequenza di scrittura e le dimensioni delle chiavi che la tua applicazione utilizzerà. La frequenza di scrittura rispetto alla frequenza di rimozione delle chiavi determina la velocità con cui l'istanza crescerà nel tempo.

  5. Fai lo scale up per raggiungere la percentuale successi cache desiderata

    • Monitora la percentuale successi cache e, se non ottieni il numero di successi della cache desiderato, significa che devi aumentare le dimensioni dell'istanza o assicurarti che la tua applicazione stia scrivendo le chiavi nell'istanza Memorystore richieste e non soddisfatte.

Determinare se l'istanza sta bloccando 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% subito prima che l'istanza iniziasse 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 della durata del sovraccarico della memoria di sistema ha mostrato valori superiori a zero nello stesso periodo in cui hai riscontrato scritture bloccate.

In questo caso, è probabile che l'istanza stia bloccando 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 del rapporto di utilizzo della memoria di sistema supera l'80%. Se il rapporto di memoria utilizzata del sistema supera l'80%, devi intraprendere le azioni appropriate in modo che l'istanza non esaurisca la memoria. A seconda del volume di scrittura e del pattern di accesso alle chiavi, la memoria utilizzata dal sistema può potenzialmente aumentare rapidamente fino al 100%. Memorystore offre i seguenti modi per gestire il rapporto di utilizzo della memoria di sistema:

  • Attiva activedefrag per le istanze che eseguono Redis versione 4.0 e successive.
  • Riduci il limite maxmemory-gb dell'istanza.
  • Fai lo scale up dell'istanza.
  • Scegli il criterio di rimozione 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 versione 4.0 e successive). La deframmentazione può richiedere ore per rilasciare la memoria frammentata. Se il traffico di scrittura è elevato, la sola deframmentazione potrebbe non essere sufficiente a impedire l'esaurimento della memoria dell'istanza. Pertanto, potrebbe essere necessario implementare i seguenti consigli:

Riduci il limite maxmemory dell'istanza

Se il rapporto di utilizzo della memoria utilizzata di sistema supera l'80%, devi ridurre maxmemory-gb, ma prima visualizza la variazione del rapporto di utilizzo della memoria utilizzata di sistema nel tempo per determinare il nuovo limite maxmemory-gb da 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 devi ridurre maxmemory-gb in piccoli incrementi finché il rapporto di memoria utilizzata del sistema non si stabilizza al di sotto dell'80%.

Scenario 2: il rapporto di memoria utilizzata del sistema è aumentato rapidamente e si verifica un carico di scrittura significativo sull'istanza. È probabile che un'operazione che utilizza molta memoria abbia causato il picco. In questa situazione, devi ridurre il limite maxmemory-gb in incrementi maggiori per assicurarti che l'istanza eviti di entrare in una condizione di esaurimento della memoria o che si ripristini da una condizione di esaurimento della memoria. Tieni presente che la riduzione di maxmemory può ridurre il rapporto di successi della cache delle istanze. Un rapporto di successi della cache molto inferiore indica che devi fare lo scale up della tua istanza in modo che la tua applicazione possa trarre vantaggio dall'utilizzo di Redis. Per scoprire come regolare la configurazione maxmemory-gb, consulta Configurare le istanze Redis.

Fare lo scale up dell'istanza

Segui le istruzioni riportate in Scalare le 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 l'archiviazione delle chiavi e 2 GB di overhead di memoria. Se aumenti le dimensioni dell'istanza a 20 GB, maxmemory-gb viene aumentato a 16 GB. Pertanto, l'istanza ora ha 16 GB di memoria per l'archiviazione delle chiavi e 4 GB di overhead. Per istruzioni su come aumentare o ridurre le dimensioni dell'istanza, consulta Scalare le istanze Redis.

Scegli il criterio di rimozione appropriato

Se archivi dati volatili, scegli uno dei volatile-* criteri di rimozione. Se archivi dati non volatili, scegli uno dei criteri allkeys-*.

Elimina 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 l'integrità dell'istanza.