印刻数据库

外观

Memcached 内存指标 ​

核心内存指标 ​

内存使用量指标 ​

bytes

  • 描述：当前已使用的内存字节数
  • 监控命令：stats bytes
  • 正常范围：根据配置的最大内存（limit_maxbytes）而定，建议使用率低于 80%
  • 异常情况：接近或达到 limit_maxbytes 时，会触发 LRU 驱逐

limit_maxbytes

  • 描述：Memcached 实例配置的最大可用内存字节数
  • 监控命令：stats limit_maxbytes
  • 配置方式：启动时通过 -m 参数设置（单位：MB）
    bash
    memcached -m 1024  # 配置 1GB 内存

bytes_free

  • 描述：当前空闲内存字节数
  • 计算公式：bytes_free = limit_maxbytes - bytes
  • 监控命令：可通过计算或自定义脚本获取

对象数量指标 ​

curr_items

  • 描述：当前存储的键值对数量
  • 监控命令：stats curr_items
  • 分析价值：结合 bytes 指标可计算平均对象大小

total_items

  • 描述：从 Memcached 启动以来累计存储的键值对数量
  • 监控命令：stats total_items
  • 分析价值：反映缓存的总体使用活跃度

内存管理指标 ​

evictions

  • 描述：由于内存不足被 LRU 算法驱逐的键值对数量
  • 监控命令：stats evictions
  • 正常范围：低频率驱逐是正常的，高频率驱逐（如每秒数百次）表明内存不足
  • 优化建议：增加内存容量或优化缓存策略

reclaimed

  • 描述：通过过期时间自动回收的键值对数量
  • 监控命令：stats reclaimed
  • 分析价值：高 reclaimed 率表明缓存过期策略设置合理

malloc_fails

  • 描述：内存分配失败次数
  • 监控命令：stats malloc_fails
  • 正常范围：应为 0
  • 异常处理：若大于 0，检查系统内存是否充足，或调整 Memcached 内存配置

Slab 相关指标 ​

Slab 基础指标 ​

Slab 分配情况

bash
# 使用 memcached-tool 查看 slab 详情
$ memcached-tool localhost:11211 display
# 输出示例
#  #  Item_Size  Max_age   Pages   Count   Full?  Evicted Evict_Time OOM
#  1      96 B   18189 s       1    1000      no        0        0  0
#  2     120 B   18189 s       1    1000      no        0        0  0
#  3     152 B   18189 s       1    1000      no        0        0  0

Slab 内存使用率

  • 描述：每个 Slab 类别使用的内存比例
  • 计算方法：(已分配内存 / 总分配内存) × 100%
  • 监控命令：stats items 结合 stats slabs

Slab 效率指标 ​

碎片率

  • 计算公式：1 - (实际存储数据大小 / Slab 已分配内存)
  • 正常范围：低于 20%
  • 优化建议：碎片率过高时可重启 Memcached 实例

利用率

  • 计算公式：(当前对象数 / Slab 最大容量) × 100%
  • 正常范围：50%-80%
  • 优化建议：利用率过低可能需要调整 Slab 大小

内存指标监控方案 ​

命令行监控 ​

实时监控脚本

bash
#!/bin/bash
# 实时监控 Memcached 内存指标

host="localhost"
port="11211"

while true; do
    echo "====================================="
    echo "$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')"
    echo "====================================="
    
    # 获取核心指标
    stats=$(echo -e "stats\nquit" | nc $host $port)
    
    bytes=$(echo "$stats" | grep "STAT bytes " | awk '{print $3}')
    limit_maxbytes=$(echo "$stats" | grep "STAT limit_maxbytes " | awk '{print $3}')
    curr_items=$(echo "$stats" | grep "STAT curr_items " | awk '{print $3}')
    total_items=$(echo "$stats" | grep "STAT total_items " | awk '{print $3}')
    evictions=$(echo "$stats" | grep "STAT evictions " | awk '{print $3}')
    malloc_fails=$(echo "$stats" | grep "STAT malloc_fails " | awk '{print $3}')
    
    # 计算使用率
    usage_pct=$(echo "scale=2; $bytes / $limit_maxbytes * 100" | bc)
    bytes_free=$((limit_maxbytes - bytes))
    avg_item_size=$(echo "scale=2; $bytes / $curr_items" | bc 2>/dev/null || echo 0)
    
    # 输出结果
    echo "内存使用率: ${usage_pct}%"
    echo "已用内存: ${bytes} 字节 (${bytes%???} KB)"
    echo "空闲内存: ${bytes_free} 字节 (${bytes_free%???} KB)"
    echo "当前对象数: ${curr_items}"
    echo "累计对象数: ${total_items}"
    echo "平均对象大小: ${avg_item_size} 字节"
    echo "驱逐次数: ${evictions}"
    echo "内存分配失败: ${malloc_fails}"
    
    sleep 5
done

Prometheus 监控 ​

memcached_exporter 配置

  • 安装：

    bash
    wget https://github.com/prometheus/memcached_exporter/releases/download/v0.14.1/memcached_exporter-0.14.1.linux-amd64.tar.gz
tar -xzf memcached_exporter-0.14.1.linux-amd64.tar.gz
cd memcached_exporter-0.14.1.linux-amd64
./memcached_exporter --memcached.address=localhost:11211

  • Prometheus 配置 (prometheus.yml)：

    yaml
    scrape_configs:
  - job_name: 'memcached'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9150']

常用 Prometheus 查询

txt
# 内存使用率
(memcached_bytes / memcached_limit_maxbytes) * 100

# 每秒驱逐率
rate(memcached_evictions_total[5m])

# 平均对象大小
memcached_bytes / memcached_curr_items

# 内存分配失败次数
memcached_malloc_fails_total

Grafana 仪表盘 ​

推荐模板：

  • ID: 2553（Memcached 监控模板）
  • 包含内存使用率、对象数量、驱逐率等核心指标
  • 支持多实例监控和告警配置

关键面板设计：

  1. 内存使用率趋势图：显示过去 24 小时的内存使用变化
  2. 对象数量与大小：展示 curr_items、total_items 和平均对象大小
  3. 驱逐与回收统计：evictions 和 reclaimed 指标对比
  4. Slab 使用率分布：不同 Slab 类别的内存使用情况

内存指标分析与优化 ​

内存使用率过高 ​

问题表现：

  • 内存使用率持续高于 90%
  • 频繁的 evictions（每秒数十次以上）
  • 可能出现 malloc_fails

优化方案：

  1. 增加内存容量：

    bash
    memcached -m 2048  # 将内存从 1GB 增加到 2GB

  2. 优化缓存策略：

    • 缩短过期时间（TTL）
    • 减少大型对象的缓存
    • 实施更严格的缓存淘汰策略

  3. 数据分片：

    • 将单个实例拆分为多个实例
    • 使用一致性哈希实现分布式缓存

内存碎片率过高 ​

问题表现：

  • bytes_free 较大，但仍有频繁 evictions
  • slab 利用率不均衡
  • 整体内存使用率不高，但无法存储更多对象

优化方案：

  1. 定期重启：

    bash
    # 使用 systemd 重启
systemctl restart memcached

  2. 调整 Slab 配置：

    • 使用 -o slab_chunk_max=16384 调整最大 chunk 大小
    • 使用 -o slab_reassign=true 启用 slab 自动重分配

  3. 优化数据大小：

    • 压缩大型对象
    • 拆分过大的键值对
    • 统一数据大小格式

驱逐率过高 ​

问题表现：

  • evictions 每秒数百次以上
  • 缓存命中率下降
  • 应用响应时间增加

优化方案：

  1. 增加内存：直接解决内存不足问题

  2. 优化缓存键设计：

    • 减少冗余键
    • 合理设置过期时间
    • 避免缓存不常用数据

  3. 实现缓存分层：

    • 热点数据缓存在内存中
    • 冷数据存储在磁盘或数据库中

  4. 预加载热点数据：

    python
    # 缓存预热示例
def warm_cache():
    hot_keys = get_hot_keys()  # 获取热点键列表
    for key in hot_keys:
        data = get_data_from_db(key)
        mc.set(key, data, expire=3600)  # 缓存 1 小时

常见问题（FAQ） ​

Q1: 如何计算 Memcached 的内存使用率？ ​

A1: 内存使用率计算公式：

内存使用率 = (bytes / limit_maxbytes) × 100%

其中：

  • bytes：当前已使用内存字节数
  • limit_maxbytes：配置的最大可用内存字节数

Q2: 为什么 Memcached 显示还有空闲内存，但仍在驱逐对象？ ​

A2: 可能原因：

  • 内存碎片导致无法分配连续内存块
  • 特定 Slab 类别内存不足，而其他 Slab 有空闲
  • 对象大小超过了最大 Slab chunk 大小

Q3: 如何监控 Slab 级别的内存使用情况？ ​

A3: 使用以下方法：

  1. memcached-tool 命令：memcached-tool localhost:11211 display
  2. stats slabs 命令：查看每个 Slab 类别的详细统计
  3. stats items 命令：查看每个 Slab 中的对象数量

Q4: 内存分配失败（malloc_fails）如何处理？ ​

A4: 处理步骤：

  1. 检查系统内存是否充足
  2. 增加 Memcached 配置的内存容量
  3. 优化缓存策略，减少内存占用
  4. 考虑使用多实例分片

Q5: 如何设置合理的 Memcached 内存大小？ ​

A5: 建议：

  • 根据业务需求和系统资源确定
  • 预留 20-30% 系统内存给操作系统和其他进程
  • 监控内存使用率，根据实际情况调整
  • 一般 Web 应用可配置为系统内存的 50-70%

Q6: 内存指标告警阈值如何设置？ ​

A6: 参考值：

  • 内存使用率：警告 80%，严重 90%
  • 驱逐率：警告 100 次/分钟，严重 500 次/分钟
  • 内存分配失败：任何值都应告警
  • 当前对象数：根据历史峰值设置，超过峰值 80% 告警

Q7: 如何优化 Memcached 内存使用效率？ ​

A7: 优化建议：

  1. 合理设置键的过期时间
  2. 压缩大型对象
  3. 优化数据序列化格式
  4. 拆分过大的键值对
  5. 定期清理无效键
  6. 启用 Slab 自动重分配
  7. 实施缓存分层策略