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memcached完全剖析–1. memcached的基础

蜀山下的鱼
 蜀山下的鱼
发布于 2015/04/29 00:39
字数 1786
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memcached是高性能的分布式内存缓存服务器。一般的使用目的是,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。

图1 一般情况下memcached的用途

memcached的特征

memcached作为高速运行的分布式缓存服务器,具有以下的特点。

  • 协议简单
  • 基于libevent的事件处理
  • 内置内存存储方式
  • memcached不互相通信的分布式

协议简单

memcached的服务器客户端通信并不使用复杂的XML等格式,而使用简单的基于文本行的协议。因此,通过telnet 也能在memcached上保存数据、取得数据。下面是例子。

$ telnet localhost 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.localdomain (127.0.0.1).
Escape character is '^]'.
set foo 0 0 3     (保存命令)
bar               (数据)
STORED            (结果)
get foo           (取得命令)
VALUE foo 0 3     (数据)
bar               (数据)

协议文档位于memcached的源代码内,也可以参考以下的URL。

基于libevent的事件处理

libevent是个程序库,它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能封装成统一的接口。即使对服务器的连接数增加,也能发挥O(1)的性能。 memcached使用这个libevent库,因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。关于事件处理这里就不再详细介绍,可以参考Dan Kegel的The C10K Problem。

内置内存存储方式

为了提高性能,memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。由于数据仅存在于内存中,因此重启memcached、重启操作系统会导致全部数据消失。另外,内容容量达到指定值之后,就基于LRU(Least Recently Used)算法自动删除不使用的缓存。 memcached本身是为缓存而设计的服务器,因此并没有过多考虑数据的永久性问题。关于内存存储的详细信息,本连载的第二讲以后前坂会进行介绍,请届时参考。

memcached不互相通信的分布式

memcached尽管是“分布式”缓存服务器,但服务器端并没有分布式功能。各个memcached不会互相通信以共享信息。那么,怎样进行分布式呢?这完全取决于客户端的实现。本连载也将介绍memcached的分布式。


图2 memcached的分布式

接下来简单介绍一下memcached的使用方法。

安装memcached

memcached的安装比较简单,这里稍加说明。

memcached支持许多平台。

  • Linux
  • FreeBSD
  • Solaris (memcached 1.2.5以上版本)
  • Mac OS X

另外也能安装在Windows上。这里使用Fedora Core 8进行说明。

memcached的安装

运行memcached需要本文开头介绍的libevent库。Fedora 8中有现成的rpm包,通过yum命令安装即可。

$ sudo yum install libevent libevent-devel

memcached的源代码可以从memcached网站上下载。本文执笔时的最新版本为1.2.5。 Fedora 8虽然也包含了memcached的rpm,但版本比较老。因为源代码安装并不困难,这里就不使用rpm了。

memcached安装与一般应用程序相同,configure、make、make install就行了。

$ wget http://www.danga.com/memcached/dist/memcached-1.2.5.tar.gz
$ tar zxf memcached-1.2.5.tar.gz
$ cd memcached-1.2.5
$ ./configure
$ make
$ sudo make install

默认情况下memcached安装到/usr/local/bin下。

memcached的启动

从终端输入以下命令,启动memcached。

$ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -vv
slab class   1: chunk size     88 perslab 11915
slab class   2: chunk size    112 perslab  9362
slab class   3: chunk size    144 perslab  7281
中间省略
slab class  38: chunk size 391224 perslab     2
slab class  39: chunk size 489032 perslab     2
<23 server listening
<24 send buffer was 110592, now 268435456
<24 server listening (udp)
<24 server listening (udp)
<24 server listening (udp)
<24 server listening (udp)

这里显示了调试信息。这样就在前台启动了memcached,监听TCP端口11211 最大内存使用量为64M。调试信息的内容大部分是关于存储的信息,下次连载时具体说明。

作为daemon后台启动时,只需

$ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -d

这里使用的memcached启动选项的内容如下。

选项 说明
-p 使用的TCP端口。默认为11211
-m 最大内存大小。默认为64M
-vv 用very vrebose模式启动,调试信息和错误输出到控制台
-d 作为daemon在后台启动

上面四个是常用的启动选项,其他还有很多,通过

$ /usr/local/bin/memcached -h

命令可以显示。许多选项可以改变memcached的各种行为,推荐读一读。

用客户端连接

许多语言都实现了连接memcached的客户端,其中以Perl、PHP为主。仅仅memcached网站上列出的语言就有

  • Perl
  • PHP
  • Python
  • Ruby
  • C#
  • C/C++
  • Lua

等等。

保存数据

向memcached保存数据的方法有

  • add
  • replace
  • set

它们的使用方法都相同:

my $add = $memcached->add( '键', '值', '期限' );
my $replace = $memcached->replace( '键', '值', '期限' );
my $set = $memcached->set( '键', '值', '期限' );

向memcached保存数据时可以指定期限(秒)。不指定期限时,memcached按照LRU算法保存数据。这三个方法的区别如下:

选项 说明
add 仅当存储空间中不存在键相同的数据时才保存
replace 仅当存储空间中存在键相同的数据时才保存
set 与add和replace不同,无论何时都保存

获取数据

获取数据可以使用get和get_multi方法。

my $val = $memcached->get('键');
my $val = $memcached->get_multi('键1', '键2', '键3', '键4', '键5');

一次取得多条数据时使用get_multi。get_multi可以非同步地同时取得多个键值,其速度要比循环调用get快数十倍。

删除数据

删除数据使用delete方法,不过它有个独特的功能。

$memcached->delete('键', '阻塞时间(秒)');

删除第一个参数指定的键的数据。第二个参数指定一个时间值,可以禁止使用同样的键保存新数据。此功能可以用于防止缓存数据的不完整。但是要注意,set函数忽视该阻塞,照常保存数据

增一和减一操作

可以将memcached上特定的键值作为计数器使用。

my $ret = $memcached->incr('键');
$memcached->add('键', 0) unless defined $ret;

增一和减一是原子操作,但未设置初始值时,不会自动赋成0。因此,应当进行错误检查,必要时加入初始化操作。而且,服务器端也不会对超过2<sup>32</sup>时的行为进行检查。

总结

这次简单介绍了memcached,以及它的安装方法、Perl客户端Cache::Memcached的用法。只要知道,memcached的使用方法十分简单就足够了。

下次由前坂来说明memcached的内部结构。了解memcached的内部构造,就能知道如何使用memcached才能使Web应用的速度更上一层楼。欢迎继续阅读下一章。

本文转载自:http://blog.csdn.net/caiwenfeng_for_23/article/details/8569971

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