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NoSQL , Memcached介绍

TaoXu
 TaoXu
发布于 08/21 23:38
字数 2449
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什么是NoSQL

非关系型数据库就是NoSQL,关系型数据库代表MySQL

  • 对于关系型数据库来说,是需要把数据存储到库、表、行、字段里,查询的时候根据条件一行一行地去匹配,当量非常大的时候就很耗费时间和资源,尤其是数据是需要从磁盘里去检索。

  • NoSQL数据库存储原理非常简单(典型的数据类型为k-v),不存在繁杂的关系链,比如mysql查询的时候,需要找到对应的库、表(通常是多个表)以及字段。

NoSQL数据可以存储在内存里,查询速度非常快

NoSQL在性能表现上虽然能优于关系型数据库,但是它并不能完全替代关系型数据库

NoSQL因为没有复杂的数据结构,扩展非常容易,支持分布式


常见NoSQL数据库

  • k-v形式的:memcached、redis 适合储存用户信息,比如会话、配置文件、参数、购物车等等。这些信息一般都和ID(键)挂钩,这种情景下键值数据库是个很好的选择。

  • 文档数据库:mongodb 将数据以文档的形式储存。每个文档都是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个名称与对应的值,值既可以是简单的数据类型,如字符串、数字和日期等;也可以是复杂的类型,如有序列表和关联对象。数据存储的最小单位是文档,同一个表中存储的文档属性可以是不同的,数据可以使用XML、JSON或者JSONB等多种形式存储。

  • 列存储 Hbase

  • 图 Neo4J、Infinite Graph、OrientDB


Memcached介绍

  • Memcached是国外社区网站LiveJournal团队开发,目的是为了通过缓存数据库查询结果,减少数据库访问次数,从而提高动态web站点性能。

  • 官方站点 http://www.memcached.org/

  • 数据结构简单(k-v),数据存放在内存

  • 多线程

  • 基于c/s架构,协议简单

  • 基于libevent的事件处理

  • 自主内存存储处理(slab allowcation)

  • 数据过期方式:Lazy Expiration 和 LRU

Memcached的数据流向

Slab allocation

  • Slab Allocation的原理

  • 将分配的内存分割成各种尺寸的块(chunk), 并把尺寸相同的块分成组(chunk的集合),每个chunk集合被称为slab。

  • Memcached的内存分配以Page为单位,Page默认值为1M,可以在启动时通过-I参数来指定。

  • Slab是由多个Page组成的,Page按照指定大小切割成多个chunk。

Growth factor

  • Memcached在启动时通过-f选项可以指定 Growth Factor因子。该值控制chunk大小的差异。默认值为1.25。

  • 通过memcached-tool命令查看指定Memcached实例的不同slab状态,可以看到各Item所占大小(chunk大小)差距为1.25

  • 命令:# memcached-tool 127.0.0.1:11211 display

Memcached的数据过期方式

Lazy Expiration

  • Memcached 内部不会监视记录是否过期,而是在get时查看记录的时间戳,检查记录是否过期。这种技术被称为lazy(惰性)expiration。因此,Memcached不会在过期监视上耗费CPU时间。

LRU

  • Memcached会优先使用已超时的记录的空间,但即使如此,也会发生追加新记录时空间不足的情况,此时就要使用名为Least Recently Used(LRU)机制来分配空间。顾名思义,这是删除“最近最少使用”的记录的机制。因此,当内存空间不足时(无法从slab class获取到新的空间时),就从最近未被使用的记录中搜索,并将其空间分配给新的记录。从缓存的实用角度来看,该模型十分理想。

Memcached安装

可以不用下载最新版本,直接yum安装

先看一下都有哪些包 yum list |grep memcache

安装 yum install -y memcached libmemcached libevent

  • 安装需要安装 libevent,可以先 rpm -qa libevent查看一下系统有没有安装。

启动 systemctl start memcached

[root@localhost ~]# ps aux |grep memcache
memcach+   2105  0.0  0.2 325556  1184 ?        Ssl  22:22   0:00 /usr/bin/memcached -u memcached -p 11211 -m 64 -c 1024
root       2112  0.0  0.2 112664   968 pts/0    S+   22:23   0:00 grep --color=auto memcache
[root@localhost ~]# netstat -lntp
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
tcp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      2105/memcached      
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1179/sshd           
tcp        0      0 127.0.0.1:25            0.0.0.0:*               LISTEN      1789/master         
tcp6       0      0 :::11211                :::*                    LISTEN      2105/memcached      
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      1179/sshd           
tcp6       0      0 ::1:25                  :::*                    LISTEN      1789/master

更改配置参数 vim /etc/sysconfig/memcached

PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS=""

  • 比如加上监听的ip,可以把OPTIONS="" 改为OPTIONS="127.0.0.1"

  • 其中-m指定memcached分配内存

  • -c指定最大并发数

  • -u指定运行memcached服务的用户


查看Memcached运行状态

命令:memcached-tool 127.0.0.1:11211 stats

  • 查看后的输出内容主要关注以下行
curr_items   目前存在多少个项目
get_hits     命中了多少

get_hits除以curr_items等于命中率。代表着缓存被访问的命中率。缓存被访问了,说明memcached起了效果。

或者echo stats |nc 127.0.0.1 11211  需要安装nc工具  yum install -y nc

  • nc就是ncat简称
[root@localhost ~]# rpm -qf `which nc`
nmap-ncat-6.40-13.el7.x86_64

  • echo stats |nc 127.0.0.1 11211查看状态

若安装libmemcached后,可以使用命令 memstat --servers=127.0.0.1:11211 查看memcached服务状态


memcached命令行

进入数据库命令 :telnet 127.0.0.1 11211

[root@localhost ~]# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.

  • 进入之后不要乱按,按错了比较麻烦。

存数据命令:set

set key2 0 30 2
12
STORED
set key1 0 30 3
123
STORED

  • key2 就是key的名字,自定义 <key>

  • 0 <flags>

  • 30 是过期时间,30秒后过期 <exptime>

  • <bytes>最后一位定义的是数据的位数,比如写2,数据就只能输入两位,输入多或者少了都会报错。

查看数据命令:get

get key1
VALUE key1 0 3
123
END

Memcached语法规则

  • <command name> <key> <flags> <exptime> <bytes>\r\n <data block>\r\n 注:\r\n在windows下是Enter键

  • <command name> 可以是set, add, replace

  • set表示按照相应的<key>存储该数据,没有的时候增加,有的时候覆盖

  • add表示按照相应的<key>添加该数据,但是如果该<key>已经存在则会操作失败

  • replace表示按照相应的<key>替换数据,但是如果该<key>不存在则操作失败。

  • <key> 客户端需要保存数据的key

  • <flags> 是一个16位的无符号的整数(以十进制的方式表示)。该标志将和需要存储的数据一起存储,并在客户端get数据时返回。客户端可以将此标志用做特殊用途,此标志对服务器来说是不透明的。

  • <exptime> 为过期的时间。若为0表示存储的数据永远不过期(但可被服务器算法:LRU 等替换)。如果非0(unix时间或者距离此时的秒数),当过期后,服务器可以保证用户得不到该数据(以服务器时间为标准)。

  • <bytes> 需要存储的字节数,当用户希望存储空数据时<bytes>可以为0

  • <data block>需要存储的内容,输入完成后,最后客户端需要加上\r\n(直接点击Enter)作为结束标志。

Memcached数据示例

set key3 1 100 4
abcd
STORED
get key3
VALUE key3 1 4
abcd
END
replace key3 1 200 5
abcdx
STORED
get key3
VALUE key3 1 5
abcdx
END
delete key3
DELETED
get key3
END 


memcached数据导出和导入

导出:memcached-tool 127.0.0.1:11211 dump > data.txt

可以先创建几个过期时间为0的数据,然后按键盘 Ctrl + ] 推出telnet

  • cat data.txt
[root@localhost ~]# memcached-tool 127.0.0.1:11211 dump > data.txt
Dumping memcache contents
  Number of buckets: 1
  Number of items  : 2
Dumping bucket 1 - 2 total items
[root@localhost ~]# cat data.txt 
add name 1 1534861345 5
aming
add key11 1 1534861345 2
12
[root@localhost ~]# 

导入:nc 127.0.0.1 11211 < data.txt

  • 由于数据之前是已经存在的,需要重启服务,让缓存消失,然后导入
[root@localhost ~]# systemctl restart memcached
[root@localhost ~]# nc 127.0.0.1 11211 < data.txt
STORED
STORED

注意:导出的数据是带有一个时间戳的,这个时间戳就是该条数据过期的时间点,如果当前时间已经超过该时间戳,那么是导入不进去的.


PHP连接Memcached

先安装php的memcache扩展

cd /usr/local/src/
wget  http://www.apelearn.com/bbs/data/attachment/forum/memcache-2.2.3.tgz 
tar zxf memcache-2.2.3.tgz 
cd memcache-2.2.3
/usr/local/php-fpm/bin/phpize
./configure --with-php-config=/usr/local/php-fpm/bin/php-config
make && make install
  • 安装完后会有类似这样的提示:Installing shared extensions: /usr/local/php-fpm/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20131226/

  • 然后修改php.ini添加一行extension="memcache.so“

  • 检查/usr/local/php/bin/php-fpm -m

下载测试脚本

curl www.apelearn.com/study_v2/.memcache.txt > 1.php 2>/dev/null

执行脚本

/usr/local/php-fpm/bin/php 1.php
  • 或者将1.php放到某个虚拟主机根目录下面,在浏览器访问,即可看到效果

最终可以看到数据如下:

 [0] => aaa
 [1] => bbb
 [2] => ccc
 [3] => ddd

Memcached中存储session

  • 本实例是在lamp/lnmp环境下实现

  • 编辑php.ini添加两行

session.save_handler = memcache 
session.save_path = "tcp://192.168.0.9:11211"  
  • 或者httpd.conf中对应的虚拟主机中添加
php_value session.save_handler "memcache"  
php_value session.save_path "tcp://192.168.0.9:11211"  
  • 或者php-fpm.conf对应的pool中添加
php_value[session.save_handler] = memcache
php_value[session.save_path] = " tcp://192.168.0.9:11211 "
wget http://study.lishiming.net/.mem_se.txt
mv .mem_se.txt  /usr/local/apache2/htdocs/session.php

其中session.php内容可以参考

https://coding.net/u/aminglinux/p/yuanke_centos7/git/blob/master/21NOSQL/session.php
  • curl localhost/session.php
类似于1443702394<br><br>1443702394<br><br>i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440
telnet 127.0.0.1 11211
get i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440

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