Memcached内存管理机制解析

1. Memcached采用了一种名为Slab Allocator的内存管理机制，其主要工作方式如下：

  ①：将整个内存划分为多个Slab类，每个Slab类的大小是预先定义好的，旨在避免内存碎片化。每个Slab由一个或多个Page组成，默认每个Page的大小为1MB。

  ②：每个Page进一步细分为多个chunk，这些chunk用于存储缓存记录。chunk的初始大小有一个基准值，并根据增长因子逐步增加。

  ③：Slab Class表示内存区类别（从48字节到1MB），每个类别都有一个唯一的Slab Class ID。

  ④：Memcached维护着每个Slab内空闲chunk的列表。当接收到保存数据项的请求时，系统会根据item的大小选择最合适的Slab，并找到可用的空闲chunk进行存储。

2. 数据项内存分配过程：

  ①：首先计算item的总长度，包括键长、标志位、后缀和值的长度。如果item的总大小超过1MB，则无法存储并被丢弃。系统会选择最小冗余的Slab Class，例如48字节、96字节等。

3. 查找可用chunk的过程：

  ①：检查slab回收空间slot中是否有剩余chunk。删除操作会将item标记为可回收状态。

  ②：检查page中是否有剩余chunk。

  ③：如果内存仍有剩余空间，可以开辟新的slab。

  ④：使用LRU（最近最少使用）算法释放过期或较少使用的对象的空间。

4. Slab Allocator的局限性：

  由于chunk的大小是预先固定的，如果数据不能完全填满chunk，那么剩余的空间就会浪费掉。

5. Lazy Expiration（延迟过期）：

  Memcached不会主动监控数据是否过期，而是在外部获取数据时才检查记录的时间戳，因此称为Lazy Expiration。

6. LRU（最近最少使用）算法：

  当内存不足时，Memcached优先使用已过期的数据空间；若仍不够，则释放最近最少使用的对象的空间。

7. 懒惰删除机制：

  删除item时不立即释放内存，而是将其标记为已删除，并将指针放入回收插槽，以便下次分配时直接复用。

注意：Memcached的LRU机制不是全局的，而是针对每个Slab的，即所谓的区域LRU。