memcached簡介(轉)

 背景

    memcached是一個高性能、分佈式的內存對象緩存系統。
    memcached普遍應用在大負載高併發的網站上，是一種很是成熟的產品（稱爲一項技術也何嘗不可）。像facebook，youtube,yahoo,sina，sohu，netease，豆瓣等網站均或多或少使用了該項產品。memcached在以用戶爲中心的網站上，表現尤爲突出，例如sns,blog等web2.0應用的站點。這些站點通常來說，特別注重用戶體驗，用戶對服務器的響應速度要求很高，用戶數據相對比較複雜、關連度比較高，須要常常對數據庫進行更新和檢索。
    memcache是danga.com幾個開源項目中的一個，最初是專門爲livejournal.com站點而開發的，當時這個站點日pv達到了千萬級，在使用過程當中出現了不少的與負載和響應速度相關的問題，因而開發了這個項目，旨在改善網站當時的困境。memcache能夠應對任意多個鏈接，使用非阻塞的網絡IO。它的使用很是簡單和方便，最經常使用的功能不超過5個方法。

memcache官方網站： [url]http://www.danga.com/memcached[/url]。

 

特色

    一、高性能
     不管哪種數據庫dbms(mysql,oracle,mssql,db2,Postgres等等)，再怎麼優化，最終也避不開與慢速的存儲介質（硬盤、磁帶）進行數據交換，但每每一旦涉及到了存儲介質的io操做，存取性能就會急劇降低。memcached，顧名思義，它的所有操做自始至終都是在內存中進行的，因此存取數據的效率很是高。
     固然，一般狀況下，大型網站對於數據庫的操做都會作優化。一般的手段有兩種：
     a、讀寫數據分離，採用主/輔庫的方式，來分散數據庫的壓力，提升查詢速度。
     b、按照業務特色橫向或者縱向分割數據庫。簡單來說，就是大庫變小庫，大表變小表，來提升數據庫訪問的效率。通常來說，一個數據庫具備不少表或者一張表有N多的記錄，都會明顯的下降數據庫的服務能力，好比mysql數據庫單表記錄達到2000萬條左右（筆者之前的工做經驗），性能會降低到幾乎沒法忍受。關於數據庫的設計和優化，咱們之後能夠單獨作一個專題，這裏不作太多的研究。
     數據庫會在如下狀況下會出現訪問瓶頸：
     a、事務操做
     企業級的數據庫（好比mysql的innodb模式）都支持事務操做。因爲事務具備原子性，事務中涉及的數據表在運行過程當中將會加鎖。在這種狀況下，訪問這些表的數據會出現延遲。
     b、數據更新
     數據庫中任何的表在數據更新過程當中，一樣會被加鎖。在這種狀況下，也會出現上面一樣的結果。
     memcached的操做基本上就不會存在以上狀況（實際上也有加鎖的狀況，在後面再詳細探討），因此它的性能很是高。官方網站上對它的正式評價是very fast。事實上也是如此，相關的實驗室測試對比結果，你們能夠到網上搜索一下，比比皆是。

 

    二、分佈式

    所謂分佈式系統比較專業的解釋是：
    一種計算機硬件的配置方式和相應的功能配置方式。它是一種多處理器的計算機系統，各處理器經過互連網絡構成統一的系統。系統採用分佈式計算結構，即把原來系統內中央處理器處理的任務分散給相應的處理器，實現不一樣功能的各個處理器相互協調，共享系統的外設與軟件。這樣就加快了系統的處理速度，簡化了主機的邏輯結構。

memcache的分佈式特性主要表如今兩個方面：

a.memcache客戶端mc和服務器端ms能夠單獨安裝在任何獨立server上。
  固然部署在同一臺server上也沒問題，甚至於一臺機器上能夠部署n個memcached。
b.memcache服務器端ms能夠安裝在任意數量的server上，提供並行存儲和計算的能力。
  這是分佈式特性的本質體現。ms能夠造成任意多臺server組成的集羣，爲mc提供服務。

用途

    一、提升系統的併發能力
    二、減輕數據庫的負擔
    這兩種用途其實很是容易理解。因爲memcached高性能，因此能夠同時服務於更多的鏈接，大大提升了系統的併發處理的能力。另外，memcached一般部署在業務邏輯層（前臺應用）和存儲層（主指數據庫）之間，做爲數據庫和前臺應用的數據緩衝，所以能夠快速的響應前端的請求，減小對數據庫的訪問。
    如下是一個memcached部署的邏輯示意圖，其中mc是指memcached client,ms是指memcached server：

 

 

 

工做機制

    Memcached 是以守護程序方式運行於一個或多個服務器中，隨時接受客戶端的鏈接操做，客戶端能夠由各類語言編寫，目前已知的客戶端 API 包括 Perl/PHP/Python/Ruby/Java/C#/C 等等。客戶端首先與 Memcached 服務創建鏈接，而後存取對象。每一個被存取的對象都有一個惟一的標識符 key，存取操做均經過這個 key 進行，保存的時候還能夠設置有效期。保存在 Memcached 中的對象其實是放置在內存中的，而不是在硬盤上。Memcached 進程運行以後，會預申請一塊較大的內存空間，本身進行管理，用完以後再申請一塊，而不是每次須要的時候去向操做系統申請。Memcached將對象保存在一個巨大的Hash表中，它還使用NewHash算法來管理Hash表，從而得到進一步的性能提高。因此當分配給Memcached的內存足夠大的時候， Memcached的時間消耗基本上只是網絡Socket鏈接了。 
    Memcached按照LRU方式調度數據。LRU是Least Recently Used的縮寫，即最近最少使用頁面置換算法，是爲虛擬頁式存儲管理服務的。LRU算法在實際的工做環境中會與操做系統相關，好比32位的操做系統，最大的尋址空間是4G,若是當前內存的使用超過了這個限度，將被調出內存，內存中總維持最新最經常使用的數據。64位操做系統大大擴展了內存的尋址能力，因此如今很memcached服務都是運行在64位系統上。

 

轉自 http://wangzebin.blog.51cto.com/653300/128235