Python 之Memcache中间件
一、引子
Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载，它通过在内存中缓存数据和减少读取数据库的次数，从而提高动态数据库驱动网站的速度。Memcached基于存储键/值对的hashmap。其守护进程（daemon ）是用C写的，但是客户端可以用任何语言来编写，并通过memcached协议与守护进程通信。
二、Memcached基本安装
安装Memacahed
由于memcached依赖于libevent；因此，还需要安装libevent,命令如下：
root@devops:/opt# wget http://memcached.org/latest # 下载软件包
root@devops:/opt# tar zxf memcached-1.5.9.tar.gz
root@devops:/opt# cd memcached-1.5.9/
root@devops:/opt/memcached-1.5.9# ./configure
root@devops:/opt/memcached-1.5.9# make && make install
PS：依赖libevent
yum install libevent-devel
apt-get install libevent-dev
启动Memacahed
root@devops:~# memcached -d -m 10 -u root 1 10.211.55.20 -p 1200 -c 256 -P /tmp/memcached.pid
root@devops:~# netstat -anpt | grep 1200
tcp 0 0 0.0.0.0:1200 0.0.0.0:* LISTEN 9129/memcached
tcp6 0 0 :::1200 :::* LISTEN 9129/memcached
参数说明:
-d 是启动一个守护进程
-m 是分配给Memcache使用的内存数量，单位是MB
-u 是运行Memcache的用户
-l 是监听的服务器IP地址
-p 是设置Memcache监听的端口,最好是1024以上的端口
-c 选项是最大运行的并发连接数，默认是1024，按照你服务器的负载量来设定
-P 是设置保存Memcache的pid文件
Memcached命令
存储命令: set/add/replace/append/prepend/cas
获取命令: get/gets
其他命令: delete/stats..
三、Python操作Memcached
安装API
python操作Memcached使用Python-memcached模块
下载安装：https://pypi.python.org/pypi/python-memcached
首次操作(小激动)
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'],debug=True) # 连接memcached服务器
mc.set("foo","bar")
ret = mc.get("foo")
print(ret)
# Ps：debug = True 表示运行出现错误时，现实错误信息，上线后移除该参数。
天生支持集群
Python-Memcached 模块原生支持集群操作，其原理是内存维护一个主机列表，且集群中主机的权重和主机在列表中重复出现的次数成正比
主机 权重
1.1.1.1 1
1.1.1.2 2
1.1.1.3 1
那么在内存中主机列表为：
host_list = ["1.1.1.1", "1.1.1.2", "1.1.1.2", "1.1.1.3", ]
如果用户根据如果要在内存中创建一个键值对（如：k1 = "v1"），那么要执行一个步骤：
- 根据算法将k1转换成一个数字
- 将数字和主机列表长度求余数，得到一个值N（0<=N<列表长度）
- 在主机列表中根据 第二步得到的值为索引主机，列如：host_list[N]
- 连接将第3步中获取的主机，将 k1 = "v1" 放置在该服务器的内存中
mc = memcache.Client([('1.1.1.1:12000', 1), ('1.1.1.2:12000', 2), ('1.1.1.3:12000', 1)], debug=True)
mc.set('k1', 'v1')
add
添加一条键值对，如果已存在的key，重复执行add操作异常
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'],debug=True)
mc.set("foo","bar")
mc.add("foo","bar")
ret = mc.get("foo")
print(ret)
# 结果
/usr/local/bin/python3.6 /Users/xcn/PycharmProjects/oldboy/中间件开发/memcached-1.py
bar
MemCached: while expecting 'STORED', got unexpected response 'NOT_STORED'
repiace
repiace 修改某个key址，如果key不存在，则异常
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
# 如果memcache中存在kkkk，则替换成功，否则一场
mc.replace('kkkk','999')
set 和 set_multi
set: 设置一个键值对，如果key不存在，则创建，如果key存在，则修改set_multi: 设置一个键值对，如果key不存在，则创建，如果key存，则修改
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
mc.set('key0', 'john')
mc.set_multi({'key1': 'val1', 'key2': 'val2'})
delete 和 delete_multi
delete: 在Memcached中删除指定的一个键值对delete_multi: 在Memcached中删除指定的多个键值对
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
mc.delete('key0')
mc.delete_multi(['key1', 'key2'])
get 和 get_multi
get: 获取一个键值对get_multi: 获取多一个键值对
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
val = mc.get('key0')
item_dict = mc.get_multi(["key1", "key2", "key3"])
append 和 prepend
append: 修改指定key的值，在该值 后面 追加内容prepend:修改指定key的值，在该值 前面 插入内容
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
# k1 = "v1"
mc.append('k1', 'after')
# k1 = "v1after"
mc.prepend('k1', 'before')
# k1 = "beforev1after"
decr 和 incr
incr: 自增，将Memcached中的某一个值增加 N （ N默认为1 ）decr: 自减，将Memcached中的某一个值减少 N （ N默认为1 ）
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True)
mc.set('k1', '777')
mc.incr('k1')
# k1 = 778
mc.incr('k1', 10)
# k1 = 788
mc.decr('k1')
# k1 = 787
mc.decr('k1', 10)
# k1 = 777
gets 和 cas
如商城商品剩余个数，假设该值保存到memcached中，product_count=100
A用户刷新页面从memcached中读取到product_count=100
B用户刷新页面从memcached中读取到product_count=100
如果A、B用户均购买商品
A用户修改商品剩余个数 product_count＝899
B用户修改商品剩余个数 product_count＝899
如此一来缓存内的数据便不在正确，两个用户购买商品后，商品剩余还是 899
如果使用python的set和get来操作以上过程，那么程序就会如上述所示情况！
如果想要避免此情况的发生，只要使用 gets 和 cas 即可，如：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
mc = memcache.Client(['10.211.55.20:1200'], debug=True, cache_cas=True)
v = mc.gets('product_count')
# ...
# 如果有人在gets之后和cas之前修改了product_count，那么，下面的设置将会执行失败，剖出异常，从而避免非正常数据的产生
mc.cas('product_count', "899")
注意：本质上每次执行gets时，会从memcached中获取一个字增的数字，通过cas去修改gets的值时，会携带之前获取的自增和memcache中的自增值进行比较，如果相等，则可以提交，如果不相等，那表示gets和cas执行之间，又有其他人执行了gets（获取了缓存的指定值），如此一来有可能出现非正常数据，则不允许修改。
