Key/Value之王Memcached初探：1、掀起Memcached的蓋頭來

1、Memcached是何方神聖？

　　在數據驅動的Web開發中，常常要重複從數據庫中取出相同的數據，這種重複極大的增長了數據庫負載。緩存是解決這個問題的好辦法。可是ASP.NET中的HttpRuntime.Cache雖然已經能夠實現對頁面局部進行緩存，但仍是不夠靈活，此時Memcached或許是你想要的。

　　Memcached 是一個高性能的分佈式內存對象緩存系統，用於動態Web應用以減輕數據庫負載。它經過在內存中緩存數據和對象來減小讀取數據庫的次數，從而提升動態、數據庫驅動網站的速度。通過多年的發展，目前已經有不少知名的互聯網應用使用到了Memcached，好比：Wikipedia、Flickr、Youtube、Wordpress等等。

2、爲何要使用Memcached？

　　　

　　上圖展現了Memcached的通常性用途：分佈式緩存。當瀏覽器首次請求訪問數據時，應用服務器會先從數據庫服務器中取得返回給用戶，並將其以Key/Value鍵值對的形式存入Memcached服務器中。當用戶第二次訪問上次請求的數據時，應用服務器經過在Memcached服務器中查找是否有緩存，若是有則直接從Memcached中讀取。因爲Memcached服務器是部署在網站機房內網中的，並且數據時存儲在服務器的內存空間中的，因此訪問速度比數據庫的磁盤IO要快一些，也就提升了服務響應速度，而且在高峯時間減輕了數據庫服務器的負載壓力。

　　（1）Memcached做爲高速運行的分佈式緩存服務器，具備如下的特色：

• 協議簡單：使用簡單的基於文本行的協議，沒有使用複雜的XML協議。所以，經過telnet也能在memcached上保存數據、取得數據；
• 基於libevent的事件處理：memcached使用這個libevent庫，所以能在Linux、BSD、Solaris等操做系統上發揮其高性能；

libevent是個程序庫，它將Linux的epoll、BSD類操做系統的kqueue等事件處理功能 封裝成統一的接口。即便對服務器的鏈接數增長，也能發揮O(1)的性能。

libevent: http://www.monkey.org/~provos/libevent/

• 內置內存存儲方式：爲了提升性能，memcached中保存的數據都存儲在memcached內置的內存存儲空間中；

因爲數據僅存在於內存中，所以重啓memcached、重啓操做系統會致使所有數據消失。 另外，內容容量達到指定值以後，就基於LRU(Least Recently Used)算法自動刪除不使用的緩存。memcached自己是爲緩存而設計的服務器，所以並無過多考慮數據的永久性問題。

NoSQL中比較優秀的一款產品：Redis，比較好地解決了數據持久化的這個問題，重啓Redis不會致使數據丟失。

• 不互相通訊的分佈式：儘管是「分佈式」緩存服務器，但服務器端並無分佈式功能，這徹底取決於客戶端的實現。咱們會很驚奇的發現memcached的集羣很是easy，簡單得甚至只須要在客戶端的配置文件中添加服務器IP與端口號；換句話說，咱們的應用程序只須要將數據請求給memcached客戶端，在memcached客戶端中會經過一個分佈式算法（一致性Hash算法）從memcached服務器列表中計算一個memcached服務器的地址（若是是讀請求，則根據Key在分佈式算法中獲得緩存有該Key的memcached服務器信息），而後客戶端將數據（Key/Value對）傳遞給計算出來的memcached服務器（若是是讀請求，則從計算出來的memcached服務器中讀取含有指定Key的數據）；

　　

PS：正由於memcached緩存服務器之間互不通訊，於是集羣規模能夠輕易地擴容，具備良好的伸縮性。

　　（2）Memcached與Redis的對比

　　①沒有必要過多的關心性能，由於兩者的性能都已經足夠高了。因爲Redis只使用單核，而Memcached可使用多核，因此在比較上，平均每個核上Redis在存儲小數據時比Memcached性能更高。而在100k以上的數據中，Memcached性能要高於Redis，雖然Redis最近也在存儲大數據的性能上進行優化，可是比起Memcached，仍是稍有遜色。說了這麼多，結論是，不管你使用哪個，每秒處理請求的次數都不會成爲瓶頸。（好比瓶頸可能會在網卡）

　　②若是要說內存使用效率，使用簡單的key-value存儲的話，Memcached的內存利用率更高，而若是Redis採用hash結構來作key-value存儲，因爲其組合式的壓縮，其內存利用率會高於Memcached。固然，這和你的應用場景和數據特性有關。

　　③若是你對數據持久化和數據同步有所要求，那麼推薦你選擇Redis，由於這兩個特性Memcached都不具有。即便你只是但願在升級或者重啓系統後緩存數據不會丟失，選擇Redis也是明智的。

　　所以，咱們能夠得出一個結論：在簡單的Key/Value應用場景（例如緩存），Memcached擁有更高的讀寫性能；而在數據持久化和數據同步場景，Redis擁有更增強大的功能和更爲豐富的數據類型；

3、Memcached的安裝與簡單操做

　　Memcached的安裝比較簡單，並且支持多平臺，包括：最經典的Linux、FreeBSD、Solaris (memcached 1.2.5以上版本)、Mac OS X以及咱們最熟悉的Windows。這裏咱們使用咱們平常最熟悉的Windows平臺來安裝Memcached服務，並進行簡單的配置和操做。

　　（1）下載Memcached For Windows

　　URL：http://code.jellycan.com/files/memcached-1.2.6-win32-bin.zip

　　其對應的源碼地址：http://code.jellycan.com/files/memcached-1.2.6-win32-src.zip

　　（2）在虛擬機中安裝Windows Server 2003 Enterprise Edition（非必要步湊，也能夠在本機進行），取名爲：MemcachedServer。另外，還要給虛擬機中的Windows Server設置好IP地址，確保宿主機和虛擬機可以互相ping通。

　　（3）將下載的Memcached包拷貝到Windows中的一個指定文件夾中，例如個人Windows Server中的C:/MemcachedServer/

　　（4）①在Windows中安裝Memcached服務：memcached.exe -d install（那麼，對應卸載命令爲：memcached.exe -d uninstall）

　　　　②安裝完成後便可在Windows服務列表中查看到Memcached Server的服務，通常來講咱們要將其設爲開機啓動項：在屬性中設置啓動類型爲自動便可

　　　　③安裝好服務以後，就能夠啓動Memcached服務了，這裏有兩種方式來啓動：一是直接在Windows服務列表裏選中Memcached服務點擊啓動；二是在命令行中輸入：memcached -d start（對應的中止服務命令爲：memcached -d stop）

　　（5）檢測Memcached服務是否成功啓動：

　　①使用telnet命令鏈接到登陸臺：telnet 服務器IP地址 11211（11211是默認的Memcached服務端口號），我這裏輸入：telnet 192.168.80.10 11211（192.168.80.10是個人Windows Server虛擬機的IP地址）

　　②打印當前Memcache服務器狀態：stats

　　能夠看到，經過stats命令列出了一系列的Memcached服務狀態信息，那麼這些信息又表明什麼意思呢？咱們能夠經過下圖來知道：

　　（6）初步學習Memcached的數據讀寫命令操做：

　　　　①添加或更改命令：set KeyName 額外信息 存活時間 存儲字節數 [回車] 具體存儲的數據塊

 

　　　　這裏額外信息爲0，表明無；存活時間爲0，表明永久；而具體的數據塊也就是咱們所說的Key/Value中的Value；　　

PS：這裏也可使用add KeyName 額外信息 存活時間 存儲字節數 [回車] 具體存儲的數據塊。不過set顯然更爲強大，它會判斷keyname是否存在，不存在則新增，存在則修改；

　　　　②讀取命令：get KeyName，這裏咱們剛剛添加了一個key1的數據，因此咱們使用：get key1便獲取了key1這個key的緩存數據信息；

　　　　③更新命令：replace KeyName 額外信息 存活時間 存儲字節數 [回車] 具體存儲的數據塊

　　　　④刪除命令：delete KeyName

4、學習小結

　　本篇咱們初步瞭解了什麼是Memcached，下載並安裝了Memcached，而且將其設爲Windows自啓動服務，經過telnet鏈接到Memcached登陸臺使用命令進行數據讀寫操做。整體來講，Memcached是一個高性能的Key/Value緩存系統，經過構建Memcached集羣，可以適應大型網站的分佈式緩存服務須要。下一篇，咱們將在.Net中鏈接並操做Memcached，最後以一個綜合案例來體現Memcached做爲分佈式緩存的重要做用。

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參考文獻

　　（1）傳智播客馬倫，《Memcached公開課》，http://bbs.itcast.cn/thread-14836-1-1.html

　　（2）charlee，《Memcached徹底剖析》，http://kb.cnblogs.com/page/42731/

　　（3）張釗，《Memcached介紹》，http://blog.csdn.net/zz198808/article/details/8032571

　　（4）toxic，《memcached》，http://www.cnblogs.com/lost-1987/articles/3069460.html

 

做者：周旭龍

出處：http://www.cnblogs.com/edisonchou/

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