# 第 20 章：刪除數據後，為什麼內存佔用率還是很高？

當你從 Redis 中刪除大量資料後，卻發現 **內存佔用率並沒有明顯下降**，這其實是 Redis 設計上的行為。以下是重點整理：

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### 1. 內存管理方式：惰性回收（Lazy Freeing）

- Redis 採用 jemalloc 作為記憶體配置器，當刪除鍵時，只是「標記」為無效，**實際的記憶體不一定會立刻歸還給系統**。
- jemalloc 會將這些空間保留給 Redis 未來的物件重複使用，而不是立即釋放。

### 2. fork 操作會保留頁面（Copy-on-Write）

- 在執行 RDB 或 AOF 的 fork 操作時，會複製整個進程記憶體，Redis 為了效率，在此期間會**保留這些頁面不被釋放**，導致內存暫時居高不下。

### 3. 內存碎片

- jemalloc 的分配策略之一，是按照一系列固定的大小劃分內存空間。例如，Redis 申請一個 20 字節的空間保存數據，jemalloc 就會分配 32 字節
- Redis 使用 jemalloc 管理記憶體，當大小不一的記憶體塊反覆分配與釋放時，就可能導致 **記憶體碎片**。

例：

## 如何判斷是否有內存碎片？

### 使用 `INFO memory`

INFO memory

#### 重點欄位：

| 欄位名稱 | 說明 |
| ------------------------- | ---------------------------------------------- |
| `used_memory` | Redis 實際使用的記憶體（bytes） |
| `used_memory_rss` | 作業系統分配給 Redis 的實體記憶體（bytes） |
| `mem_fragmentation_ratio` | 記憶體碎片率 (`used_memory_rss / used_memory`) |

#### 判讀碎片率：

| 碎片率 (`mem_fragmentation_ratio`) | 狀況說明 |
| ---------------------------------- | -------------------- |
| 約 1.0 ~ 1.2 | 正常範圍 |
| 約 1.3 ~ 1.5 | 輕度碎片，可觀察 |
| > 1.5 | 有明顯碎片，建議清理 |
| > 2.0 | 嚴重碎片，需優先處理 |

## 🧹 如何清理內存碎片？

### ✅ 方法一：使用 `MEMORY PURGE`（Redis 6.0+）

MEMORY PURGE

- 主動讓 jemalloc 將未使用的記憶體歸還給作業系統。
- 不會中斷服務，但釋放效率不一定高，依實際情況而定。

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### 🔄 方法二：重啟 Redis

redis-cli shutdown
# 然後重新啟動 Redis 服務

- 完全釋放記憶體，是最有效的碎片清理方式。
- 有短暫停機風險，建議搭配 Redis Sentinel、Cluster 或 proxy 工具。

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### 🔄 方法三：啟用背景內存碎片整理（active defrag）

CONFIG SET activedefrag yes
CONFIG SET active-defrag-threshold-lower 10
CONFIG SET active-defrag-threshold-upper 100

- Redis 會在背景自動進行碎片整理。
- 不影響主線程，適合長期執行的 Redis 服務。
- Redis 4.0 起支援，建議 Redis 5.0+ 開啟。

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### 📊 清理方式比較

| 方法 | 即時性 | 是否會中斷服務 | 適合情境 |
| --------------- | -------- | -------------- | -------------------- |
| `MEMORY PURGE` | 中等 | ❌ 不會中斷 | 輕度碎片 |
| 重啟 Redis | 高 | ✅ 會中斷 | 嚴重碎片或記憶體異常 |
| `active defrag` | 緩慢進行 | ❌ 不會中斷 | 長時間運行的服務 |

## ⚙️ active-defrag 參數說明與差異

Redis 提供多個 `active-defrag-*` 參數來微調內存碎片整理行為，以下是各參數的比較與使用情境：

### 📋 參數功能表

| 參數名稱 | 功能 | 說明 |
| ------------------------------- | ------------------ | -------------------------------------- |
| `active-defrag-threshold-lower` | 碎片啟動門檻（低） | 碎片率超過此值時，開始啟動 defrag |
| `active-defrag-threshold-upper` | 碎片啟動門檻（高） | 超過此值時會使用最大 defrag 強度 |
| `active-defrag-ignore-bytes` | 忽略碎片最小體積 | 若碎片少於此值（bytes），則不進行整理 |
| `active-defrag-cycle-min` | 最小 defrag 負載 | Redis 至少花多少 CPU 百分比處理 defrag |
| `active-defrag-cycle-max` | 最大 defrag 負載 | Redis 最多允許的 defrag CPU 百分比 |

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### 🧠 使用說明與建議設定

CONFIG SET active-defrag-threshold-lower 10
CONFIG SET active-defrag-threshold-upper 100
CONFIG SET active-defrag-ignore-bytes 1048576
CONFIG SET active-defrag-cycle-min 5
CONFIG SET active-defrag-cycle-max 75

這表示：

- 當 `mem_fragmentation_ratio > 1.1` 且碎片量 > 1MB 時啟動 defrag。
- 當碎片率 > 2.0（100）時，以最大 75% CPU 比例進行整理。
- 即使在低碎片情況也保留 5% CPU 整理。

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### 📌 小提醒

- 這些設定適合 Redis 長時間運行的環境（如快取伺服器）。
- 若對記憶體管理非常敏感，建議搭配監控系統觀察調整效果。