Redis教程(十一)：虛擬記憶體介紹

一、簡介：

和大多NoSQL資料庫一樣，Redis同樣遵循了Key/Value資料存放區模型。在有些情況下，Redis會將Keys/Values儲存在記憶體中以提高資料查詢和資料修改的效率，然而這樣的做法並非總是很好的選擇。鑒於此，我們可以將之進一步最佳化，即盡量在記憶體中只保留Keys的資料，這樣可以保證資料檢索的效率，而Values資料在很少使用的時候則可以被換出到磁碟。
在實際的應用中，大約只有10%的Keys屬於相對比較常用的鍵，這樣Redis就可以通過虛存將其餘不常用的Keys和Values換出到磁碟上，而一旦這些被換出的Keys或Values需要被讀取時，Redis則將其再次讀回到主記憶體中。

二、應用情境：

對於大多數資料庫而言，最為理想的運行方式就是將所有的資料都載入到記憶體中，而之後的查詢操作則可以完全基於記憶體資料完成。然而在現實中這樣的情境卻並不普遍，更多的情況則是只有部分資料可以被載入到記憶體中。
在Redis中，有一個非常重要的概念，即keys一般不會被交換，所以如果你的資料庫中有大量的keys，其中每個key僅僅關聯很小的value，那麼這種情境就不是非常適合使用虛擬記憶體。如果恰恰相反，資料庫中只是包含少量的keys，而每一個key所關聯的value卻非常大，那麼這種情境對於使用虛存就再合適不過了。
在實際的應用中，為了能讓虛存更為充分的發揮作用以協助我們提高系統的運行效率，我們可以將帶有很多較小值的Keys合并為帶有少量較大值的Keys。其中最主要的方法就是將原有的Key/Value模式改為基於Hash的模式，這樣可以讓很多原來的Keys成為Hash中的屬性。

三、配置：

1). 在設定檔中添加以下配置項，以使當前Redis伺服器在啟動時開啟虛存功能。
vm-enabled yes

2). 在設定檔中設定Redis最大可用的虛存位元組數。如果記憶體中的資料大於該值，則有部分對象被換出到磁碟中，其中被換出對象所佔用記憶體將被釋放，直到已用記憶體小於該值時才停止換出。

     vm-max-memory (bytes)

Redis的交換規則是盡量考慮"最老"的資料，即最長時間沒有使用的資料將被換出。如果兩個對象的age相同，那麼Value較大的資料將先被換出。需要注意的是，Redis不會將Keys交換到磁碟，因此如果僅僅keys的資料就已經填滿了整個虛存，那麼這種資料模型將不適合使用虛存機制，或者是將該值設定的更大，以容納整個Keys的資料。在實際的應用，如果考慮使用Redis虛擬記憶體，我們應儘可能的分配更多的記憶體交給Redis使用，以避免頻繁的換入換出。

3). 在設定檔中設定頁的數量及每一頁所佔用的位元組數。為了將記憶體中的資料傳送到磁碟上，我們需要使用分頁檔。這些檔案與資料持久性無關，Redis會在退出前會將它們全部刪除。由於對分頁檔的訪問方式大多為隨機訪問，因此建議將分頁檔儲存在固態磁碟上，這樣可以大大提高系統的運行效率

vm-pages 134217728    vm-page-size 32

在上面的配置中，Redis將分頁檔劃分為vm-pages個頁，其中每個頁所佔用的位元組為vm-page-size，那麼Redis最終可用的分頁檔大小為：vm-pages * vm-page-size。由於一個value可以存放在一個或多個頁上，但是一個頁不能持有多個value，鑒於此，我們在設定vm-page-size時需要充分考慮Redis的該特徵。

4). 在Redis的設定檔中有一個非常重要的配置參數，即：

    vm-max-threads 4

CPU cores。如果將該值設定為0，那麼Redis在與分頁檔進行IO互動時，將以同步的方式執行此操作。
對於Redis而言，如果操作分頁檔是以同步的方式進行，那麼當某一用戶端正在訪問分頁檔中的資料時，其它用戶端如果再試圖訪問分頁檔中的資料，該用戶端的請求就將被掛起，直到之前的操作結束為止。特別是在相對較慢或較忙的磁碟上讀取較大的資料值時，這種阻塞所帶來的影響就更為突兀了。然而同步操作也並非一無是處，事實上，從全域執行效率視角來看，同步方式要好於非同步方式，畢竟同步方式節省了線程切換、線程間同步，以及線程拉起等操作產生的額外開銷。特別是當大部分頻繁使用的資料都可以直接從主記憶體中讀取時，同步方式的表現將更為優異。
如果你的現實應用恰恰相反，即有大量的換入換出操作，同時你的系統又有很多的cores，有鑒於此，你又不希望用戶端在訪問分頁檔之前不得不阻塞一小段時間，如果確實是這樣，我想非同步方式可能更適合於你的系統。
至於最終選用哪種配置方式，最好的答案將來自於不斷的實驗和調優。

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