分佈式緩存Memcache與Redis

1、Memcache
Memcache是一個高性能，分佈式內存對象緩存系統，經過在內存裏維護一個統一的巨大的hash表，它可以用來存儲各類格式的數據，包括圖像、視頻、文件以及數據庫檢索的結果等。簡單的說就是將數據調用到內存中，而後從內存中讀取，從而大大提升讀取速度。
Memcache特性：
（1）使用物理內存做爲緩存區，可獨立運行在服務器上。每一個進程最大2G，若是想緩存更多的數據，能夠開闢更多的Memcache進程（不一樣端口）或者使用分佈式Memcache進行緩存，將數據緩存到不一樣的物理機或者虛擬機上。
（2）使用key-value的方式來存儲數據，這是一種單索引的結構化數據組織形式，可以使數據項查詢時間複雜度爲O(1)。
（3）協議簡單：基於文本行的協議，直接經過telnet在memcached服務器上可進行存取數據操做，簡單，方便多種緩存參考此協議。
（4）基於Libevent高性能通訊：Libevent是一套利用C開發的程序庫，它將BSD系統的kqueue，Linux系統的epoll等事件處理功能封裝成一個接口，與傳統的select相比，提升了性能。
（5）內置的內存管理方式：全部數據都保存在內存中，存取數據比硬盤快，當內存滿後，經過LRU算法自動刪除不使用的緩存，但沒有考慮數據的容災問題，重啓服務，全部數據會丟失。
（6）分佈式：各個memcached服務器之間互不通訊，各自獨立存取數據，不共享任何信息。服務器並不具備分佈式功能，分佈式部署取決於Memcache客戶端。
（7）緩存策略：memcached的緩存策略是LRU（最近最少使用）到期失效策略。在memcached內存儲數據項時，能夠指定它在緩存的失效時間，默認爲永久。當memcached服務器用完分配的內時，失效的數據被首先替換，而後也是最近未使用的數據。在LRU中，memcached使用的是一種Lazy Expiration策略，本身不會監控存入的key/vlue對是否過時，而是在獲取key值時查看記錄的時間戳，檢查key/value對空間是否過時，這樣可減輕服務器的負載。
Memcache的工做流程以下：
（1）先檢查客戶端的請求數據是否在memcached中，若有，直接把請求數據返回，再也不對數據庫進行任何操做。
（2） 若是請求的數據不在memcached中，就去查數據庫，把從數據庫中獲取的數據返回給客戶端，同時把數據緩存一份到memcached中（memcached客戶端不負責，須要程序實現）。
（3） 每次更新數據庫的同時更新memcached中的數據，保證一致性。
（4） 當分配給memcached內存空間用完以後，會使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略，失效數據首先被替換，而後再替換掉最近未使用的數據。
2、redis
Redis經常使用數據類型
• String
1.經常使用命令：set，get，decr，incr，mget。
2.應用場景：String是最經常使用的一種數據類型，與Memcache的key value存儲方式相似。
3.實現方式：String在Redis內部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用，當遇到incr，decr等操做時會轉成數值型進行計算，此時redisObject的encoding字段爲int。
• Hash
1.經常使用命令：hget，hset，hgetall 。
2.應用場景：以存儲一個用戶信息對象數據
3.實現方式：Redis Hash對應的Value，內部實際就是一個HashMap，實際這裏會有2種不一樣實現。
（1）Hash的成員比較少時Redis爲了節省內存會採用相似一維數 組的方式來緊湊存儲，而不會採用真正的HashMap結構，對應的value redisObject的encoding爲zipmap。
（2）當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap，此時encoding爲ht。
List
1.經常使用命令：lpush,rpush,lpop,rpop,lrange。
2.應用場景：Redis list的應用場景很是多，也是Redis最重要的數據結構之一，好比twitter的關注列表，粉絲列表等均可以用Redis的list結構來實現。
3.實現方式：Redis list的實現爲一個雙向鏈表，能夠支持反向查找和遍歷，方便操做。不過帶來了部分額外的內存開銷，Redis內部的不少實現，包括髮送緩衝隊列等也都是用的這個數據結構。
Set
1.經常使用命令：sadd,spop,smembers,sunion。
2.應用場景：Redis set對外提供的功能與list相似是一個列表的功能，特殊之處在於set是能夠自動排重的，當你須要存儲一個列表數據，又不但願出現重複數據時，set 是一個很好的選擇，而且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要接口，這個也是list所不能提供的。
3.實現方式：set的內部實現是一個value永遠爲null的HashMap，實際就是經過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內的緣由。
Sorted set
1.經常使用命令：zadd、zrange、zrem、zcard。
2.使用場景：Redis sorted set的使用場景與set相似，區別是set不是自動有序的，而sorted set能夠經過用戶額外提供一個優先級(score)的參數來爲成員排序，而且是插入有序的，即自動排序。當你須要一個有序的而且不重複的集合列表，能夠選擇sorted set數據結構，好比twitter 的public timeline能夠以發表時間做爲score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。
3.實現方式：Redis sorted set的內部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數據的存儲和有序，HashMap裏放的是成員到score的映射，而跳躍表裏存放的 是全部的成員，排序依據是HashMap裏存的score,使用跳躍表的結構能夠得到比較高的查找效率，而且在實現上比較簡單。
Redis集羣
(1)經過keepalived實現的高可用方案

切換流程：

1. 當Master掛了後，VIP漂移到Slave；Slave 上keepalived 通知redis 執行：slaveof no one ,開始提供業務；
2. 當Master起來後，VIP 地址不變，Master的keepalived 通知redis 執行slaveof slave IP host ，開始做爲從同步數據；
3. 依次類推。

（2）主從同時Down機狀況：
• 非計劃性，不作考慮，通常也不會存在這種問題
• 計劃性重啓，重啓以前經過運維手段SAVE DUMP 主庫數據；須要注意順序：

1. 關閉其中一臺機器上全部redis，是得master所有切到另一臺機器（多實例部署，單機上既有主又有從的狀況）；並關閉機器
2. 依次dump主上redis服務
3. 關閉主
4. 啓動主，並等待數據load完畢
5. 啓動從
6. 刪除DUMP 文件（避免重啓加載慢）

3、Memcache與Redis的比較
（1）數據結構：Memcache只支持key value存儲方式，Redis支持更多的數據類型，好比Key value、hash、list、set、zset；
（2）多線程：Memcache支持多線程，Redis支持單線程；CPU利用方面Memcache優於Redis；
（3）持久化：Memcache不支持持久化，Redis支持持久化；
（4）內存利用率：Memcache高，Redis低（採用壓縮的狀況下比Memcache高）；
（5）過時策略：Memcache過時後，不刪除緩存，會致使下次取數據數據的問題，Redis有專門線程，清除緩存數據；