memcached缓存知识简单梳理

 

memcached工作原理
基本概念：slab，page，chunk。
slab，是一个逻辑概念。它是在启动memcached实例的时候预处理好的，每个slab对应一个chunk size，也就是说不同slab有不同的chunk size。具体分配多少个slab由参数 -f （增长因子）和 -n （chunk最小尺寸）决定的。
page，可以理解为内存页。大小固定为1m。slab会在存储请求时向系统申请page，并将page按chunk size进行切割。
chunk，是保存用户数据的最小单位。用户数据item（包括key，value）最终会保存到chunk内。chunk规格是固定的，如果用户数据放进来后还有剩余则这剩余部分不能做其他用途。

memcached工作流程
memcahed实例启动，根据 -f 和 -n 进行预分配slab。以 -n 为最小值开始，以 -f 为比值生成等比数列，直到1m为止（每个slab的chunk size都要按8的倍数进行补全，比如：如果按比值算是556的话，会再加4到560成为8的整倍数）。然后每个slab分配一个page。当用户发来存储请求时（key,value），memcached会计算key+value的大小，看看属于哪个slab。确定slab后看里面的是否有空闲chunk放key+value，如果不够就再向系统申请一个page（如果此时已经达到 -m 参数设置的内存使用上限，则看是否设置了 -M 。如果设置了 -M 则返回错误提示，否则按LRU算法删除数据）。申请后将该page按本slab的chunk size 进行切割，然后分配一个来存放用户数据。
注意：
1）chunk是在page里面划分的，而page固定为1m，所以chunk最大不能超过1m。
2）chunk实际占用内存要加48B，因为chunk数据结构本身需要占用48B。
3）如果用户数据大于1m，则memcached会将其切割，放到多个chunk内。
4）已分配出去的page不能回收。

优化建议
1）-n 参数的设置，注意将此参数设置为1024可以整除的数（还要考虑48B的差值），否则余下来的部分就浪费了。
2）不要存储超过1m的数据。因为要拆成多个chunk，计算和时间成本都成倍增加。
3）善用stats命令查看memcached状态。
4）消灭eviction（被删除的数据）。
造成eviction是因为内存不够，有三个思路：
（1）在CPU有余力的情况下开启压缩（PHP扩展）；
（2）增加内存；
（3）调整-f参数，减少内存浪费。
5）调整业务代码，提高命中率。
6）缓存小数据。省带宽，省网络I/O时间，省内存。
7）根据业务特点，为数据尺寸区间小的业务分配专用的memcached实例。这样可以调小 -f 参数，使数据集中存在少数几个slab上，内存浪费较少。
启动时最重要的参数：
-m 整个memcached最大内存
-f chunk大小增长因子
-n chunk最小分配空间
-C 禁用CAS
-vvv 打印详细信息
我们通过计算可以看出，每个slab的chunk size大小都是上一个大小的1.25倍，1.25就是memcached启动时制定的-f的值，所以，要根据不同的业务场景调整，既要尽可能少的减少内存浪费，又要存得下我们业务中的数据，再举个例子，加入我们的业务很BT，大小都是200kb，我们该怎么做？那当然是要保证我们申请的chunk大小都是200kb了，虽然memcached并不支持这么做。假如创建了38个slabs，最后数据全都落到了第20-25个slab中，那0-19和26-38的内存就被浪费了，这只是能评估出来的，还有一种情况，加入我们的chunk大小是500kb，数据才200kb，因为每个chunk都只能存储一个，所以一个chunk就会有500kb-200kb的空间浪费，如果有一千万个chunk要存，那将会浪费多少空间？所以，在使用memcached之前，先要评估你的数据，根据它去调整-f因子。

memcached参数使用介绍（Win7用户要以管理员身份启动命令窗口哦！）
-p 监听的端口 
-l 连接的IP地址, 默认是本机 
-d start 启动memcached服务 
-d restart 重起memcached服务 
-d stop|shutdown 关闭正在运行的memcached服务 
-d install 安装memcached服务 
-d uninstall 卸载memcached服务 
-u 以的身份运行 (仅在以root运行的时候有效)  
-m 最大内存使用，单位MB。默认64MB 
-M 内存耗尽时返回错误，而不是删除项 
-c 最大同时连接数，默认是1024 
-f 块大小增长因子，默认是1.25 
-n 最小分配空间，key+value+flags默认是48 
-h 显示帮助

清空memcache缓存的方法
默认memcache会监听11221端口，如果想清空服务器上memecache的缓存：
1）第一种方法：
# telnet localhost 11221
进入后，执行flush_all

2）第二种方法：
# echo "flush_all"|nc localhost 11221

------------------------php的memcache和memcached扩展区别------------------------
memcache文档：http://pecl.php.net/package/memcache
memcached文档：http://pecl.php.net/package/memcached

1）首先看下开发时间：
memcache最早是在2004年2月开发的，最后更新是在2013年4月；
memcached最早是在2009年1月开发的，最后更新是在2014年1月更新的。
所以memcache的历史比memcached早。

2）memcache是一个原生版本，完全在php框架内开发的。与之对应的带d的memcached是建立在libmemcached的基础上，所以相对来说，memcached版本的功能更全一些。
在安装memcache扩展的时候并不要求安装其他东西，但是在安装memcached的时候会要求安装libmemcached；
libmemcached是memcache的C客户端，它具有的优点是低内存，线程安全等特点。
比如新浪微博之前就全面将php的memcache替换成php的memcached，在高并发下，稳定性果断提高。

3）memcache的方法特别少，比如getMulti,setMulti都是没有的，基本就剩下最简单的get和set了。
所以说memcached比memcache支持更多的memcache协议。

memcache方法列表：http://cn2.php.net/memcache
memcached方法列表：http://www.php.net/manual/zh/book.memcached.php

4）Memcache是原生实现的，支持OO和非OO两套接口并存。而memcached是使用libmemcached，只支持OO接口。

5）memcached直接配置了session支持，只要稍微修改下配置文件就可以把session存储在memcache中了。

6）memcached还有个非常称赞的地方，就是flag不是在操作的时候设置了，而是有了一个统一的setOption()。Memcached实现了更多的memcached协议。

7）memcached支持Binary Protocol，而memcache不支持。这意味着memcached会有更高的性能。不过memcached目前还不支持长连接。

----------------------------------------------------------------------------
连接到memcache后，使用stats命令查看缓存状态

[root@bastion-IDC ~]# telnet 192.168.1.5 11211
Trying 192.168.1.5...
Connected to 192.168.1.5.
Escape character is '^]'.
stats
STAT pid 20439  ----> Memcached 进程的ID
STAT uptime 179982 ----> 进程运行时间
STAT time 1382361665 ---->当前时间
STAT version 1.4.15 ----> Memcached 版本
STAT libevent 1.4.13-stable
STAT pointer_size 32
STAT rusage_user 21.916668
STAT rusage_system 40.576831
STAT curr_connections 11
STAT total_connections 329
STAT connection_structures 23
STAT reserved_fds 20
STAT cmd_get 2363348 ----> 总共获取数据的次数（等于 get_hits + get_misses ）
STAT cmd_set 279971 ----> 总共设置数据的次数
STAT cmd_flush 0
STAT cmd_touch 0
STAT get_hits 2286284 ----> 命中了多少次数据，也就是从 Memcached 缓存中成功获取数据的次数
STAT get_misses 77064 ----> 没有命中的次数
STAT delete_misses 30803
STAT delete_hits 48876
STAT incr_misses 0
STAT incr_hits 0
STAT decr_misses 0
STAT decr_hits 0
STAT cas_misses 0
STAT cas_hits 0
STAT cas_badval 0
STAT touch_hits 0
STAT touch_misses 0
STAT auth_cmds 0
STAT auth_errors 0
STAT bytes_read 574591015
STAT bytes_written 4353057466
STAT limit_maxbytes 67108864 ----> 总的存储大小，默认为 64M
STAT accepting_conns 1
STAT listen_disabled_num 0
STAT threads 4
STAT conn_yields 0
STAT hash_power_level 16
STAT hash_bytes 262144
STAT hash_is_expanding 0
STAT bytes 4717345 ----> 当前所用存储大小
STAT curr_items 5654
STAT total_items 58461
STAT expired_unfetched 17
STAT evicted_unfetched 0
STAT evictions 0
STAT reclaimed 49

以上数据的命中率：2286284/2363348 = 96.7% 说明当前命中率是比较高的。