Memcached 介绍及部署
Memcached 简介
MC介绍
memcached 是一个自由开源，高性能，分布式内存对象存储系统
基于内存的key-value存储，用来存储小块的任意数据（字符串、对象）
它是一个简洁的key-value存储系统f
分为服务端和客户端两部分
1.服务端：memcached
2.客户端：memcache
使用目的：通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web应用的速度、提高可扩展性。
MC特性
- C/S模式架构：由C语言编写，总共2000多行代码。
协议简单：使用的是基于文本行的协议，能通过telnet/nc直接操作Memcached服务存取数据。
- 支持epoll/kqueue异步I/O模型：使用libevent作为事件处理通知机制。
- Key/value键值对数据类型
- 纯内存缓存，效率高
- 支持分布式集群
- 多进程
MC企业应用场景
1.完整缓存（容易）
例如：京东的商品分类，就可以事先放在Memcached里，然后在对外提供数据访问，这个被称之为“数据预热”
2.热点缓存(难)
热点缓存一般是用于由用户更新的商品，例如淘宝的卖家，当卖家新增商品后，淘宝网的程序就会把商品写入数据库，然后读取写入的数据，把这部分数据，放入 Memcached中，下一次访问这个商品的请求直接从Memcached中取走了。
3.作为集群节点的session会话共享存储
MC数据存储机制
需要被缓存的数据以key/value键值对的形式保存在服务器端预分配的内存区中，每个被缓存的数据都有唯一的标识key，操作Memcached中的数据就是通过这个唯一标识的key进行的。
MC内存管理机制
Memcached采用了如下机制：
1.采用slab内存分配机制
2.采用LRU对象清除机制
3.采用hash机制快速检索item
memcached是利用Slab Allocation机制来分配和管理内存的，提前将大内存分配大小为1MB的若干个slab，然后针对每个slab再进行小对象填充，这个小对象称为chunk，避免大量重复的初始化和清理，减轻了内存管理器的负担。
Slab Allocation内存分配的原理是按照预先规定的大小，将分配给Memcached服务的内存预先分割成特定长度的内存块（chunk），再把尺寸相同的内存块（chunk）分成组（chunks slab class），这些内存块不会释放，可以重复利用，
小结：
- Mc的早期内存管理机制为malloc（动态内存分配）
- malloc（动态内存分配）产生内存碎片，导致操作系统性能急剧下降。
- lab内存分配机制可以解决内存碎片的问题
- Memcached服务的内存预先分割成特定长度的内存块，称为chunk，用于缓存数据的内存空间或内存块，相当于磁盘的block，只不过磁盘的每一个block都是相等的，而chunk只有在同一个Slab Class内才是相等的。
- Slab Class指特定大小（1MB）的包含多个chunk的集合或组，一个Memcached包含多个Slab Class，每个Slab Class包含多个相同大小的chunk。
- Slab机制也有缺点，例如，Chunk的空间会有浪费（通过调优因子以及大小接近的数据放入一个MC实例）
MC过期机制
- 不主动检测item对象是否过期，而是在get时才会检查item对象是否过期以及是否应该删除。
- 当删除item对象时，一般不释放内存空间，而是做删除标记，将指针放入slot回收插槽，下次分配的时候可以直接使用。
- 当内存空间满的时候，将会根据LRU算法把最近最少使用的item对象删除。
- 数据存入可以设定过期时间，但是数据过期后不会被立即删除，而是在get时检查item对象是否过期以及是否应该删除。
- 如果不希望系统使用LRU算法清除数据，可以用使用-M参数。
Memcached 部署
MC安装
1.系统环境
[root@cache01 ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)
[root@cache01 ~]# uname -r
3.10.0-693.el7.x86_64
2.安装MC
Memcached的安装比较简单，支持Memcached的平台常见的有Linux，FreeBSD，Solaris，Windows。
//1.安装libevent及连接Memcached工具nc
cd /server/tools/
yum -y install libevent libevent-devel
//2.编译的方式安装
wget http://www.memcached.org/files/memcached-1.5.12.tar.gz
tar xf memcached-1.5.12.tar.gz
cd memcached-1.5.12/
./configure
make
make install
cd ../
提示：yum安装的memcached版本略低，但是不影响使用，如果想要安装更高版本的则需要编译安装
yum install memcached -y
MC服务基本管理
1.启动Memcached
//1.命令行方式启动Memcached
[root@cache01 ~]# memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192 #启动第一个mc实例
//2.检查启动结果
[root@cache01 ~]# ps -ef | grep memcached | grep -v grep
root 2071 1 0 13:52 ? 00:00:00 memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192
2.启动多实例memcached
//启动多一个11212端口的MC实例
[root@cache01 ~]# memcached -m 16m -p 11212 -d -u root -c 8192
[root@cache01 ~]# ps -ef | grep memcached | grep -v grep
root 2071 1 0 13:52 ? 00:00:00 memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192
root 2086 1 0 13:53 ? 00:00:00 memcached -m 16m -p 11212 -d -u root -c 8192
3.加入开机自启动
//把上述两个实例的启动命令放入/etc/rc.local，以便下次开机可以自启动。
[root@cache01 ~]# tail -2 /etc/rc.local
memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192
memcached -m 16m -p 11212 -d -u root -c 8192
MC启动命令参数
#进程与连接设置：
-d 以守护进程（daemon）方式运行服务
-u 指定运行Memcached的用户，如果当前用户为root，需要使用此参数指定用户
-l 指定Memcached进程监听的服务器IP地址，可以不设置此参数
-p（小写）指定Memcached服务监听TCP端口号。默认为11211
-P（大写）设置保存Memcached的pid文件（$$）,保存PID到指定文件
#内存相关设置：
-m 指定Memcached服务可以缓存数据的最大内存，默认为64MB
-M Memcached服务内存不够时禁止LRU，如果内存满了会报错
-n 为key+value——flags分配的最小内存空间，默认为48字节
-f chunk size增长因子，默认为1.25
-L 启用大内存页，可以降低内存浪费，改进性能
#并发连接设置：
-c 最大的并发连接数，默认是1024
-t 线程数，默认4.由于Memcached采用的是NIO，所以太多线程作用不大
-R 每个event最大请求数，默认是20
-C 禁用CAS（可以禁止版本计数，减少开销）
#测试参数：
-v 打印较少的errors/warnings
-vv 打印非常多调试信息和错误输出到控制台
-vvv 打印极多的调试信息和错误输出，也打印内部状态转变
#其他选项可通过在命令行输入“memcached -h”命令来显示。
MC基本操作
向Memcached中添加数据时，注意添加的数据一般为键值对的形式，例如：key1-->values1,key2-->values2
1.安装工具
mc数据插入可以使用交互式的方式，工具有nc和telnet
yum instasll nc telnet -y
2.通过printf配合nc向Memcached中写入数据
//向memcached写入数据
[root@cache01 ~]# printf "set key1 0 0 6\r\njason\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
STORED #出现STORED表示成功添加key1及对应的数据
[root@cache01 ~]# printf "replace key1 0 0 7\r\nxmh\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
STORED #replace 更新数据
//如果set命令的字节是6，那么后面就要6个字符（字节）。否则插入数据就会不成功
[root@cache01 ~]# printf "set key1 0 0 4\r\nbenet\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
CLIENT_ERROR bad data chunk
ERROR
//通过printf配置nc从Memcached中读取数据
[root@cache01 ~]# printf "get key1\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
VALUE key1 0 5
benet #这就是读取到的key1对应额值
//通过printf配合nc从Memcached中删除数据
[root@cache01 ~]# printf "delete key1\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
DELETED
[root@cache01 ~]# printf "get key1\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
END
3.通过telnet命令写入数据时
[root@cache01 ~]# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
set user01 0 0 7 #写入数据，创建key，长度等
jason12 #数据长度要和value一致
STORED
get user01 #浏览数据
VALUE user01 0 7
jason12
END
delete user01 #删除数据，删除的是key
DELETED
get user01 #再次浏览数据，数据被删除
END
quit #quit退出
Connection closed by foreign host.
Memcached命令解释
- set 设置数据
- get 获取数据
- delete 删除数据
- replace 更新数据
操作MC相关命令的语法
以下为操作Memcached的相关命令基本语法：
set key1 0 0 6 \r\n benet \r\n
<command name><key><flags><exptime><bytes><datablock><string><datablock>
command # 命令参数（set、get、delete、replace）
key # key 用于查找缓存值，要求小于250字符，不包含空格和控制字段
flags # 用户端用来表示数据格式数值，如json、xml、压缩等
exptime # 在缓存中保存键值对的时间长度（以秒为单位，0 表示永远）
bytes # 在缓存中存储的字节数
datablock # 文本行，以\r\n结尾
string # 键值对应的缓存内容
4.关闭MC
单实例关闭Memcached：
killall memcached或pkill memcached
当启动了多个实例Memcached，使用killall或pkill方式就会同时关闭这些实例！因此最好在启动时增加-P参数指定固定的pid文件，这样便于管理不同的实例。
//启动多实例MC指定PID文件
[root@cache01 ~]# memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192 -P /var/run/11211.pid
[root@cache01 ~]# memcached -m 16m -p 11212 -d -u root -c 8192 -P /var/run/11212.pid
[root@cache01 ~]# ps -ef | grep memcached | grep -v grep
root 1486 1 0 11:14 ? 00:00:00 memcached -m 16m -p 11211 -d -u root -c 8192 -P /var/run/11211.pid
root 1493 1 0 11:14 ? 00:00:00 memcached -m 16m -p 11212 -d -u root -c 8192 -P /var/run/11212.pid
//此时，即可通过kill命令指定pid文件，来关闭Memcached
[root@cache01 ~]# kill `cat /var/run/11211.pid`
