Linux學習總結（七十五）非關係型數據庫之memcached

一 非關係型數據庫

非關係型數據庫就是NoSQL，關係型數據庫表明MySQL
對於關係型數據庫來講，是須要把數據存儲到庫、表、行、字段裏，查詢的時候根據條件一行一行地去匹配，當量很是大的時候就很耗費時間和資源，尤爲是數據是須要從磁盤裏去檢索
NoSQL數據庫存儲原理很是簡單（典型的數據類型爲k-v），不存在繁雜的關係鏈，好比mysql查詢的時候，須要找到對應的庫、表（一般是多個表）以及字段。
NoSQL數據能夠存儲在內存裏，查詢速度很是快
NoSQL在性能表現上雖然能優於關係型數據庫，可是它並不能徹底替代關係型數據庫
NoSQL由於沒有複雜的數據結構，擴展很是容易，支持分佈式
k-v形式的：memcached、redis 適合儲存用戶信息，好比會話、配置文件、參數、購物車等等。這些信息通常都和ID（鍵）掛鉤，這種情景下鍵值數據庫是個很好的選擇。
文檔數據庫：mongodb 將數據以文檔的形式儲存。每一個文檔都是一系列數據項的集合。每一個數據項都有一個名稱與對應的值，值既能夠是簡單的數據類型，如字符串、數字和日期等；也能夠是複雜的類型，若有序列表和關聯對象。數據存儲的最小單位是文檔，同一個表中存儲的文檔屬性能夠是不一樣的，數據可使用XML、JSON或者JSONB等多種形式存儲。
列存儲 Hbase0
圖 Neo4J、Infinite Graph、OrientDB

二 memcached基本原理

Memcached是國外社區網站LiveJournal團隊開發，目的是爲了經過緩存數據庫查詢結果，減小數據庫訪問次數，從而提升動態web站點性能。
官方站點 http://www.memcached.org/
數據結構簡單(k-v)，數據存放在內存裏
多線程
基於c/s架構，協議簡單
基於libevent的事件處理
自主內存存儲處理（slab allowcation)
數據過時方式：Lazy Expiration 和 LRU
Slab allocation
Slab Allocation的原理
將分配的內存分割成各類尺寸的塊（chunk）， 並把尺寸相同的塊分紅組（chunk的集合），每一個chunk集合被稱爲slab。
Memcached的內存分配以Page爲單位，Page默認值爲1M，能夠在啓動時經過-I參數來指定。
Slab是由多個Page組成的，Page按照指定大小切割成多個chunk。
Growth factor
Memcached在啓動時經過-f選項能夠指定 Growth Factor因子。該值控制chunk大小的差別。默認值爲1.25。
經過memcached-tool命令查看指定Memcached實例的不一樣slab狀態，能夠看到各Item所佔大小（chunk大小）差距爲1.25
命令： memcached-tool 127.0.0.1:11211 display
Memcached的數據過時方式
Lazy Expiration
Memcached 內部不會監視記錄是否過時，而是在get時查看記錄的時間戳，檢查記錄是否過時。這種技術被稱爲lazy（惰性）expiration。所以，Memcached不會在過時監視上耗費CPU時間。
LRU
Memcached會優先使用已超時的記錄的空間，但即便如此，也會發生追加新記錄時空間不足的狀況，此時就要使用名爲Least Recently Used（LRU）機制來分配空間。顧名思義，這是刪除「最近最少使用」的記錄的機制。所以，當內存空間不足時（沒法從slab class獲取到新的空間時），就從最近未被使用的記錄中搜索，並將其空間分配給新的記錄。從緩存的實用角度來看，該模型十分理想。

三 Memcached安裝

yum install -y memcached libmemcached libevent
systemctl start memcached

vim /etc/sysconfig/memcached能夠配置參數
好比加上監聽的ip，能夠把OPTIONS="" 改成OPTIONS="127.0.0.1"
其中-m指定memcached分配內存
-c指定最大併發數
-u指定運行memcached服務的用戶
查看Memcached運行狀態
memcached-tool 127.0.0.1:11211 stats
在memcached中，運行state命令能夠查看memcached服務的狀態信息，其中cmd_get表示總的get次數，get_hits表示get的總命中次數，命中率 = get_hits/cmd_get。
或者echo stats |nc 127.0.0.1 11211 須要安裝nc工具 yum install -y nc
若安裝libmemcached後，可使用命令
memstat --servers=127.0.0.1:11211 查看memcached服務狀態

四 Memcached數據庫語法

Memcached命令行
telnet 127.0.0.1 11211
set key2 0 30 2
ab
STORED
get key2
VALUE key2 0 2
ab
END
Memcached語法規則
<command name> <key> <flags> <exptime> <bytes>\r\n <data block>\r\n
注：\r\n在windows下是Enter鍵
<command name> 能夠是set, add, replace
set表示按照相應的<key>存儲該數據，沒有的時候增長，有的時候覆蓋
add表示按照相應的<key>添加該數據,可是若是該<key>已經存在則會操做失敗
replace表示按照相應的<key>替換數據,可是若是該<key>不存在則操做失敗。
<key> 客戶端須要保存數據的key
<flags> 是一個16位的無符號的整數(以十進制的方式表示)。該標誌將和須要存儲的數據一塊兒存儲,並在客戶端get數據時返回。客戶端能夠將此標誌用作特殊用途，此標誌對服務器來講是不透明的。
<exptime> 爲過時的時間。若爲0表示存儲的數據永遠不過時(但可被服務器算法：LRU 等替換)。若是非0(unix時間或者距離此時的秒數),當過時後,服務器能夠保證用戶得不到該數據(以服務器時間爲標準)。
<bytes> 須要存儲的字節數，當用戶但願存儲空數據時<bytes>能夠爲0
<data block>須要存儲的內容，輸入完成後，最後客戶端須要加上\r\n（直接點擊Enter）做爲結束標誌。
Memcached數據示例
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數據導出和導入
導出：
memcached-tool 127.0.0.1:11211 dump > data.txt
cat data.txt
導入：
nc 127.0.0.1 11211 < data.txt
若nc命令不存在，yum install nc
memstat --servers=127.0.0.1:11211 查看下數據存儲狀況
注意：導出的數據是帶有一個時間戳的，這個時間戳就是該條數據過時的時間點，若是當前時間已經超過該時間戳，那麼是導入不進去的。當咱們set寫入的數據過時時間設爲0時，雖然當前表示永不過時，但當數據導出時，會導出一個建立命令時的時間戳，所以當咱們導入時，就會過時。要成功導入就須要手動更改該時間戳。

五 PHP鏈接Memcached

1 先安裝php的memcache擴展
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 //生成configure文件
出現can't find autoconf , yum install -y autoconf
./configure --with-php-config=/usr/local/php-fpm/bin/php-config
make && make install
安裝完後會有相似這樣的提示：Installing shared extensions: /usr/local/php-fpm/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20131226/
而後修改php.ini添加一行extension="memcache.so「
檢查/usr/local/php/bin/php-fpm -m
2 測試鏈接
下載測試腳本
curl www.apelearn.com/study_v2/.memcache.txt > 1.php 2>/dev/null
腳本內容以下

<?php
//鏈接Memcache Memcache
$mem = new Memcache;
$mem->connect("localhost", 11211);
//保存數據
$mem->set('key1', 'This is first value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val ."<br>";
//替換數據
$mem->replace('key1', 'This is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br>";
//保存數組數據
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br>";
//刪除數據
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br>";
//清除全部數據
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br>";
//關閉鏈接
$mem->close();
?>

執行腳本
/usr/local/php-fpm/bin/php 1.php
或者將1.php放到某個虛擬主機根目錄下面，在瀏覽器訪問，便可看到效果
最終能夠看到數據以下：
[0] => aaa
[1] => bbb
[2] => ccc
[3] => ddd

六 Memcached中存儲session

先查看一下session的保存路徑，默認是files，保存在本地磁盤的/tmp下面。

vi /usr/local/php-fpm/etc/php.ini
[Session]
; Handler used to store/retrieve data.
; http://php.net/session.save-handler
session.save_handler = files

接下來咱們建立一個能夠生成session的php腳本

vi session.php
<?php 
session_start(); 
if (!isset($_SESSION['TEST'])) { 
$_SESSION['TEST'] = time(); 
} 
$_SESSION['TEST3'] = time(); 
print $_SESSION['TEST']; 
print "<br><br>"; 
print $_SESSION['TEST3']; 
print "<br><br>"; 
print session_id(); 
?>

在lnmp 環境中訪curl 訪問該腳本，在/tmp 下查看保存session的文件
接下來咱們編輯相關配置文件，將session保存到memcached中
本實例是在lamp/lnmp環境下實現
編輯php.ini添加兩行

session.save_handler = memcache 
session.save_path = "tcp://127.0.0.1:11211"

或者httpd.conf中對應的虛擬主機中添加

php_value session.save_handler "memcache" 
php_value session.save_path "tcp://127.0.0.1:11211"

或者php-fpm.conf對應的pool中添加

php_value[session.save_handler] = memcache
php_value[session.save_path] = " tcp://127.0.0.1:11211 "

編輯完配置文件，繼續測試
curl localhost/session.php //能夠用本身的任意一個虛擬主機測試，不必定是localhost
相似於1443702394<br><br>1443702394<br><br>i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440

telnet 127.0.0.1 11211
get i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440

備註:上面的curl 執行的結果中，前面兩串數字相同，是value信息，最後一串數字爲key信息。配置成功後，咱們就能夠登陸到memcached，get該key字符串查看到存儲的vlaue信息。配置中tcp後面的ip地址根據實際狀況更改。