MemCache 源自百度百科

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memcache是一套分布式的高速缓存系统,由LiveJournalBrad Fitzpatrick开发,但目前被许多网站使用以提升网站的访问速度,尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著[1]  。这是一套开放源代码软件,以BSD license授权发布。
解析

MemCache的工作流程如下:先检查客户端的请求数据是否在memcached中,如有,直接把请求数据返回,不再对数据库进行任何操作;如果请求的数据不在memcached中,就去查数据库,把从数据库中获取的数据返回给客户端,同时把数据缓存一份到memcached中(memcached客户端不负责,需要程序明确实现);每次更新数据库的同时更新memcached中的数据,保证一致性;当分配给memcached内存空间用完之后,会使用LRULeast Recently Used,最近最少使用)策略加上到期失效策略,失效数据首先被替换,然后再替换掉最近未使用的数据。[2]

Memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统,通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表,它能够用来存储各种格式的数据,包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。简单的说就是将数据调用到内存中,然后从内存中读取,从而大大提高读取速度。

Memcachedanga的一个项目,最早是LiveJournal 服务的,最初为了加速 LiveJournal 访问速度而开发的,后来被很多大型的网站采用。

Memcached是以守护程序(监听)方式运行于一个或多个服务器中,随时会接收客户端的连接和操作。

特性和限制

Memcached中可以保存的item数据量是没有限制的,只要内存足够 。

Memcached单进程在32位系统中最大使用内存为2G,若在64位系统则没有限制,这是由于32位系统限制单进程最多可使用2G内存,要使用更多内存,可以分多个端口开启多个Memcached进程 ,

  最大30天的数据过期时间,设置为永久的也会在这个时间过期,常量REALTIME_MAXDELTA

60*60*24*30控制

  最大键长为250字节,大于该长度无法存储,常量KEY_MAX_LENGTH 250控制

  单个item最大数据是1MB,超过1MB数据不予存储,常量POWER_BLOCK 1048576进行控制,

  它是默认的slab大小

  最大同时连接数是200,通过 conn_init()中的freetotal进行控制,最大软连接数是1024,通过

settings.maxconns=1024 进行控制

  跟空间占用相关的参数:settings.factor=1.25, settings.chunk_size=48, 影响slab的数据占用和步进方式

memcached是一种无阻塞的socket通信方式服务,基于libevent库,由于无阻塞通信,对内存读写速度非常之快。

memcached分服务器端和客户端,可以配置多个服务器端和客户端,应用于分布式的服务非常广泛。

memcached作为小规模的数据分布式平台是十分有效果的。

memcached是键值一一对应,key默认最大不能超过128个字 节,value默认大小是1M,也就是一个slabs,如果要存2M的值(连续的),不能用两个slabs,因为两个slabs不是连续的,无法在内存中 存储,故需要修改slabs的大小,多个keyvalue进行存储时,即使这个slabs没有利用完,那么也不会存放别的数据。

memcached已经可以支持C/C++PerlPHPPythonRubyJavaC#PostgresChicken SchemeLuaMySQLProtocol等语言客户端。

接口介绍

Memcache客户端包含两组接口,一组是面向过程的接口,一组是面向对象的接口,具体可以参考PHP手册

MemCacheLXXV. Memcache Functions” 这章。

Memcache面向对象的常用接口包括:

Memcache::connect -- 打开一个到Memcache的连接

Memcache::pconnect -- 打开一个到Memcache的长连接

Memcache::close -- 关闭一个Memcache的连接

Memcache::set -- 保存数据到Memcache服务器上

Memcache::get --提取一个保存在Memcache服务器上的数据

Memcache::replace --替换一个已经存在Memcache服务器上的项目(功能类似Memcache::set

Memcache::delete -- Memcache服务器上删除一个保存的项目

Memcache::flush -- 刷新所有Memcache服务器上保存的项目(类似于删除所有的保存的项目)

Memcache::getStats -- 获取当前Memcache服务器运行的状态

协议分析

如果你不喜欢 php_memcache.dll 扩展或者服务器目前不支持这个扩展,那么就可以考虑自己构建.

Memcahe的客户端,要先了解Memcache协议的交互,这样才能开发自己的客户端,这里简单的分析一下Memcache的协议。(更详细的协议内容请在Memcache服务器端的源码的 doc/protocol.txt文件中)

Memcache既支持TCP协议,也支持UDP协议,不过我们这里是以TCP协议的协议作为主要考虑对象,想了解UDP协议的过程,请参考 doc/protocol.txt文件。

[ 错误指令]

Memcache的协议的错误部分主要是三个错误提示指令:

普通错误信息,比如指令错误之类的

ERROR

客户端错误

CLIENT_ERROR <错误信息>

服务器端错误

SERVER_ERROR <错误信息>

[ 数据保存指令]

数据保存是基本的功能,就是客户端通过命令把数据返回过来,服务器端接收后进行处理。

指令格式:

<命令> <> <标记> <有效期> <数据长度>

<命令> - command name

主要是三个储存数据的三个命令, set, add, replace

set 命令是保存一个叫做key的数据到服务器上

add 命令是添加一个数据到服务器,但是服务器必须保证这个key是不存在的,能够保证数据不会被覆盖

replace 命令是替换一个已经存在的数据,如果数据不存在,就是类似set功能

<> - key

就是保存在服务器上唯一的一个表示符,必须是跟其他的key不冲突,否则会覆盖掉原来的数据,这个key是为了能够准确的存取一个数据项目

<标记> - flag

标记是一个16位的无符号整形数据,用来设置服务器端跟客户端一些交互的操作

<有效期> - expiration time

是数据在服务器上的有效期限,如果是0,则数据永远有效,单位是秒,Memcache服务器端会把一个数据的有效期设置为当前Unix时间+设置的有效时间

<数据长度> - bytes

数据的长度,block data 块数据的长度,一般在这个个长度结束以后下一行跟着block data数据内容,发送完数据以后,客户端一般等待服务器端的返回。

数据保存成功

STORED

数据保存失败,一般是因为服务器端这个数据key已经存在了

NOT_STORED

[ 数据提取命令]

从服务器端提取数据主要是使用get指令,格式是:

get <>*

<>* -key

key是一个不为空的字符串组合,发送这个指令以后,等待服务器的返回。如果服务器端没有任何数据,则是返回:

END

证明没有不存在这个key,没有任何数据,如果存在数据,则返回指定格式:

VALUE <> <标记> <数据长度>

<数据块>

返回的数据是以VALUE开始的,后面跟着keyflags,以及数据长度,第二行跟着数据块。

<> -key

是发送过来指令的key内容

<标记> - flags

是调用set指令保存数据时候的flags标记

<数据长度> - bytes

是保存数据时候定位的长度

<数据块> - data block

数据长度下一行就是提取的数据块内容

[ 数据删除指令]

数据删除指令也是比较简单的,使用delete指令,格式是:

delete <> <超时时间>

<> - key

key是你希望在服务器上删除数据的key

<超时时间> - timeout

按照秒为单位,这个是个可选项,如果你没有指定这个值,那么服务器上key数据将马上被删除,如果设置了这个值,那么数据将在超时时间后把数据清除,该项缺省值是0,表示永不过期。

删除数据后,服务器端会返回:

DELETED

删除数据成功

NOT_FOUND

这个key没有在服务器上找到

如果要删除所有服务器上的数据,可以使用flush_all指令,格式:

flush_all

这个指令执行后,服务器上所有缓存的数据都被删除,并且返回:

OK

这个指令一般不要轻易使,除非你确实想把所有数据都干掉,删除完以后可以无法恢复的。

[其他指令]

如果想了解当前Memcache服务器的状态和版本等信息,可以使用状态查询指令和版本查询指令。

如果想了解当前所有Memcache服务器运行的状态信息,可以使用stats指令,格式

stats

服务器将返回每行按照 STAT开始的状态信息,包括20行,20项左右的信息,包括守护进程的pid、版本、保存的项目数量、内存占用、最大内存限制等等信息。

如果只是想获取部分项目的信息,可以指定参数,格式:

stats <参数>

这个指令将只返回指定参数的项目状态信息。

如果只是想单独了解当前版本信息,可以使用version指令,格式:

version

将返回以 VERSION 开头的版本信息

如果想结束当前连接,使用quit指令,格式:

quit

将断开当前连接

另外还有其他指令,包括incr, decr 等,我也不太了解作用,就不做介绍了,如果感兴趣,可以自己去研究。

应用

使用Memcache的网站一般流量都是比较大的,为了缓解数据库的压力,让Memcache作为一个缓存区域,把部分信息保存在内存中,在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式,毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法,未经实践,权当参考。

[分布式应用]

Memcache本来支持分布式,我们客户端稍加改造,更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装,比如以user为主的网站来说,每个用户都有UserID,那么可以按照固定的ID来进行提取和存取,比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上,以2开头的用户的数据保存在第二台Memcache服务器上,存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。

但是这个有缺点,就是需要对User ID进行判断,如果业务不一致,或者其他类型的应用,可能不是那么合适,那么可以根据自己的实际业务来进行考虑,或者去想更合适的方法。

[ 减少数据库压力]

这个算是比较重要的,所有的数据基本上都是保存在数据库当中的,每次频繁的存取数据库,导致数据库性能急剧下降,无法同时服务更多的用户,比如MySQL,特别频繁的锁表,那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小,并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。

一个用PHP编写的可视化的MemCached管理系统

MemAdmin是一款可视化的Memcached管理与监控工具,使用PHP开发,体积小,操作简单。

主要功能:

服务器参数监控:STATSSETTINGSITEMSSLABSSIZES实时刷新;

服务器性能监控:GETDELETEINCRDECRCAS等常用操作命中率实时监控;

支持数据遍历,方便对存储内容进行监视;

支持条件查询,筛选出满足条件的KEYVALUE

数组、JSON等序列化字符反序列显示;

兼容memcache协议的其他服务,如Tokyo Tyrant (遍历功能除外)

支持服务器连接池,多服务器管理切换方便简洁。

posted @ 2016-09-17 11:01  wepe  阅读(255)  评论(0编辑  收藏  举报