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煩不煩，別再問我時間複雜度了：此次不色，女孩子進來吧 - 第281篇web
悟纖：師傅，最近非常煩人吶？sql
師傅：誰欺負我徒兒了？數據庫
悟纖：哎，最近數據庫壓力大，致使徒兒壓力也山大。後端
師傅：數據庫壓力大，緩存來解決，徒兒，趕忙上緩存吶。就如同如今這是全部的「妖怪」都是你在打，趕忙讓「八戒」攔一部分。這樣你的壓力就小了。緩存
悟纖：緩存這是什麼東東？
師傅：爲師今天就來給你普及下Memcached緩存。
BTW：緩存緩存，讓你的頭再也不疼。
1、何爲Memcached緩存
[百度百科」：
Memcached是一個自由開源的，高性能，分佈式內存對象緩存系統。
Memcached是以LiveJournal旗下Danga Interactive公司的Brad Fitzpatric爲首開發的一款軟件。如今已成爲mixi、hatena、Facebook、Vox、LiveJournal等衆多服務中提升Web應用擴展性的重要因素。
Memcached是一種基於內存的key-value存儲，用來存儲小塊的任意數據（字符串、對象）。這些數據能夠是數據庫調用、API調用或者是頁面渲染的結果。
Memcached簡潔而強大。它的簡潔設計便於快速開發，減輕開發難度，解決了大數據量緩存的不少問題。它的API兼容大部分流行的開發語言。
通常的使用目的是，經過緩存數據庫查詢結果，減小數據庫訪問次數，以提升動態Web應用的速度、提升可擴展性。
「學深悟透」
悟纖：這信息量很多吶，師傅梳理下唄。
師傅：好吧，爲師用一句話概況下。
BTW：Memcached是一個基於K-V內存存儲、開源、免費、高性能的分佈式緩存系統。
悟纖：師傅，徒兒理解了，
Memcached（MemoryCached）
就是使用K-V的方式進行內存儲存，性能比較高，支持分佈式處理。因爲將大部分的請求數據都由緩存進行處理返回，因此數據庫的壓力就減小了。
師傅：爲師要給你32個贊。
2、Memcached的一些基本特性
爲了對於Memcached有一個更好的認知，咱們須要對於Memcached的基本特性有一個簡單的理解，這樣一方面有助於對於Memcached的使用，另一方面也有助於技術的選型。
（1） Memcached是使用KV內存管理，key的長度最大250字符，value存儲最大爲1M，不支持複雜的數據類型（哈希、列表、集合等）。
（2）Memcached不支持持久化（不能存在磁盤，只能存儲在內存中）。
（3）Memcached支持key過時（過時時間最大能夠達到30天）。
（4）Memcached使用非阻塞IO複用網絡模型，使用監聽線程/工做線程的多線程模型。
（5）Memcached基於c/s架構，協議簡單。
…
3、悟纖100問
3.1 key和value是否有限制
Memcached是使用KV內存管理，key的長度最大250字符，value存儲最大爲1M。
3.2 memcached是用什麼技術實現key過時的？
懶淘汰(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。
3.3 刪除機制(緩存策略)
Memcached的緩存策略是LRU（最近最少使用）加上到期失效策略。當你在memcached內存儲數據項時，你有可能會指定它在緩存的失效時間。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LazyExpiration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。
BTW：Memcached的緩存策略就是LRU+到期失效；使用懶淘汰，當獲取key的時候觸發。
->LRU還不懂，公衆號「SpringBoot」能夠查看文章《面試再也不怕，讓LRU無處可逃》
對於Memcached的LRU和咱們以前講的LRU有何區別吶？
->以後公衆號「SpringBoot」會有章節詳細說明Memcached的LRU《你懂她，惋惜你不懂我》
3.4 存儲方式
內存存儲方式, 非持久性存儲。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。
3.5 Memcached分佈式是如何實現的
memcached自己是一個很是輕量級的服務，不支持主輔同步，也沒有集羣的概念。但爲了可擴展性，memcached服務器端和 memcached 客戶端結合起來能夠構成一個分佈式系統。
在memcached分佈式系統中，各個 memcached 節點之間無須通訊，因此擴展性很是好。
->Memcached的分佈式特色：
•1>: 服務器端不關心分佈式：服務端的各個Memcached都是獨立部署，之間不相互通訊，這樣服務端部署多個Memcached就很簡單。
•2>: 依靠客戶端來實現分佈式：最簡單的方式就是客戶端擁有服務端全部鏈接地址，客戶端經過key的hash值獲取到對應的Memcached。
->以後公衆號「SpringBoot」會有章節詳細說明分佈式的算法《分佈式算法真是吊炸天》
3.6 Memcached的集羣方案有哪些？
由於memcached的服務器並不支持集羣，因此有兩種方案支持
（1）代理端支持集羣（性能會有所損耗，大概20%）；
（2）一種是客戶端支持集羣。
BTW：推薦使用客戶端。由上面可知通常的應用中memcached服務端集羣不用作太多工做，部署一堆memcached服務器就能夠了。
Memcached集羣和web服務集羣是不同的， 全部Memcached的數據總和纔是數據庫的數據。每臺Memcached都是部分數據。（（一臺memcached的數據，就是一部分mysql數據庫的數據））
3.7 Memcached碰到秒殺業務怎麼玩？
若是碰到電商秒殺等高併發的業務，必定要事先預熱，或者其它思想實現，例如：稱殺只是獲取資格，而不是瞬間秒殺到手商品。
那麼什麼是獲取資格？就是在數據庫中，把0標成1.就有資格啦。再慢慢的去領取商品訂單。由於秒殺過程太長會佔用服務器資源。
BTW：核心就是事先預熱、獲取資格
還記得12306的火車票餘票查詢嘛，一開始的時候，設計成時時更新餘票數量，後來調整爲有票無票，對於用戶而言，不關心還剩下多少票，關心的是有沒有票。搶票成功以後，就獲取了票的資格，至於下單支付在45分鐘內操做完成便可，不然票被釋放出來。
3.8 Memcached服務在業務應用場景中的工做流程
（1）查詢：當web程序須要訪問後端數據庫獲取數據時會優先訪問Memcached內存緩存，若是緩存中有數據就直接獲取返回前端服務及用戶，若是沒有數據（沒有命中），在由程序請求後端的數據庫服務器，獲取到對應的數據後，除了返回給前端服務及用戶數據外，還會把數據放到Memcached內存中進行緩存，等待下次請求被訪問，Memcache內存始終是數據庫的擋箭牌，從而大大的減輕數據庫的訪問壓力，提升整個網站架構的響應速度，提高了用戶體驗。
（2）更新：當程序更新，修改或刪除數據庫中已有的數據時，會同時發送請求通知Memcached已經緩存的同一個ID內容的舊數據失效，從而保證Memcache中數據和數據庫中的數據一致。
3.9 Memcached爲何性能高？
memcached 性能高的緣由主要在於 libevent事件機制、多線程、全內存操做、模型簡單（時間複雜度 O(1)，儘可能避免鎖機制）。
memcached 全部的操做都是 O(1) （LRU算法），set/get 操做不該該出現滯後，一個請求正常狀況下不到 1ms 就能返回，若是遇到 Hang，那多是鏈接數過多、產生了 swap、遇到了網絡問題。
配置相對較高的服務器，每秒能夠處理 200,000+ 的請求，即便在很慢的機器上，每秒處理幾百次也毫無壓力。
->時間複雜度爲O(1)還不懂，公衆號「SpringBoot」能夠查看文章《煩不煩，別再問我時間複雜度了》
3.10 memcache爲何能保證運行性能
主要是經過提早分配內存，對於Memcached的內存模型，咱們在以後的章節會講到，本節就不過多展開了。
->以後公衆號「SpringBoot」會有章節詳細說明內存管理《內存管理，難於上青天》
3.11 是否支持複雜的操做
和 redis 不同的是，memcached 沒有複雜的數據結構（好比隊列、集合），它只能存儲字符串類型，也不關心具體存儲什麼，這是它的一個優點：簡單。但不少人用的時候可能就不爽了，說它比 redis 弱爆了，其實雙方的應用場景不同。
固然也能夠基於基本命令模擬一些數據結構，這是容許的，但這和memcached無關。
3.12 不多會出現內存碎片？
浪費存儲空間，來減小內存碎片。
對於Memcached內存是預先分配的，好比chunk=128B，那麼有一個item=100B，那麼就會浪費28B。
->以後公衆號「SpringBoot」會有章節詳細說明內存管理《內存管理，難於上青天》
4、悟纖小結
這節說的不少了，感受都很重要吶，仍是來作個簡單的總結吧：
（1）Memcached：Memcached是一個基於K-V內存存儲、開源、免費、高性能的分佈式緩存系統。（幾個關鍵詞要記住：內存，KV,高性能、分佈式）
（2）內存儲存：所有數據存放於內存中，無持久性存儲的設計，重啓服務器，內存裏的數據會丟失。（存放內存、不支持持久化）。
（3）KV儲存：使用key-value的方式儲存數據，key的最大長度是250個字符，value儲存最大值是1M。
（4）高性能原因：libevent事件機制、多線程、全內存操做、模型簡單、全部操做都是O(1)。
（5）分佈式實現：服務端正常部署，客服端實現。
（6）緩存策略：LRU+到期失效+懶淘汰。（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，當內存中緩存的數據容量達到啓動時設定的內存值時，就自動使用LRU算法刪除過時的緩存數據。）
BTW：
Memcached是大佬，緩存它來搞；
內存KV儲存真有效；
多線程、libevent事件、內存操做性能高；
分佈式實現有一套，服務端無論，客戶端hash搞起真高檔；
緩存淘汰有策略，LRU算法最近最少就淘汰、到期無效key不要，
配上懶淘汰，淘汰淘汰Memcached真厲害。
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