NoSQL之一：Memcached

1、NoSQL簡介

       NoSQL並非No SQL（再也不須要SQL），而是指Not Only SQL（不只僅只有SQL）。NoSQL並非用來替代關係型數據庫的，而是在某些使用關係型數據庫不合適的場景中，可使用NoSQL數據庫進行優化，而在系統中主要的、常規的數據仍然使用關係型數據庫。
　　經常使用的NoSQL數據庫有Memcached、Redis、MongoDB等，其中前二者屬於鍵值對數據庫，後者屬於文檔數據庫。它們都有各自的優缺點以及使用場景。

2、Memcached介紹與安裝

       Memcached是一個專門用來作緩存的數據庫，緩存的數據都是在內存當中，當數據庫重啓以後，數據也就都丟失了。其至關於一個Dictionary鍵值對集合，根據Key值取Value值。

　　一、Memcached安裝

      　　 從網上下載Memcached-win64-1.4.4-14.zip安裝包。解壓後，經過管理員權限執行以下命令，可將其安裝成服務：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -d install

 　　二、Memcached可視化工具

　　　　TreeNMS是一款Redis、Memcached可視化客戶端工具，實現基於Web方式對Redis、Memcached數據庫進行管理、維護。可經過以下連接http://www.treesoft.cn/dms.html進行下載。

　　　　下圖即該工具的使用界面：

 3、在.Net Core中的使用

　　一、組件包的安裝與使用

　　　　在.Net Core項目中調用Memcached數據庫的資源，可使用EnyimMemcachedCore客戶端組件包。

　　　　經過該組件向Memcached數據庫存入數據有三種模式，分別以下：

　　　　　　1）Set：存在則覆蓋，不存在則新增；

　　　　　　2）Replace：若是存在則覆蓋，而且返回true；若是不存在則不處理，而且返回false；

　　　　　　3）Add：若是不存在則新增，而且返回true；若是存在則不處理，而且返回false；

　　　　故，根據以上可知，若是沒有特殊要求通常用Set便可。

　　　　注意：Memcached數據庫中的key的長度最高爲250個字符，value的值最大爲1M。

　　二、案例演示

　　　　爲了演示方便，建立了一個基於.Net Core3.1版本的WPF項目，界面以下：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 　　　　1）存儲數據、讀取數據 

public partial class MainWindow : Window { 　　private readonly MemcachedClient _memcachedClient; 　　private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory(); 　　public MainWindow() 　　{ 　　　　InitializeComponent(); 　　　　var options = new MemcachedClientOptions(); 　　　　options.AddServer("127.0.0.1", 11211); 　　　　_memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options)); 　　} } private void btnStorage_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "supersnow", "yao"); 　　MessageBox.Show($"保存成功？{result}"); } private void btnRead_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = _memcachedClient.Get("supersnow"); 　　MessageBox.Show($"讀取結果：{result}"); }  

  

 　　　　2）存儲類數據、讀取類數據

private async void btnStorage_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var person = new Person 　　{ 　　　　Name = "SuperSnow", 　　　　Age = 25 　　}; 　　var result = await _memcachedClient.StoreAsync(StoreMode.Set, "person_key", person, TimeSpan.FromSeconds(3600)); 　　MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); }
 private async void btnRead_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = await _memcachedClient.GetAsync<Person>("person_key"); 　　if (result.Value == null) 　　　　MessageBox.Show("數據已經失效"); 　　else 　　　　MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Value.Name}:{result.Value.Age}"); } public class Person { 　　public string Name { get; set; } 　　public int Age { get; set; } }  

  

 　　　　3）讀取數據異常

　　　　對於讀取數據失敗時，返回結果爲false。可是，此時並不知道失敗的緣由是什麼，能夠經過以下方法獲取失敗緣由：

 private void btnRead_Exception_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.ExecuteRemove("abc"); MessageBox.Show($"結果：{result.Success}，Message：{result.Message}，Exception：{result.Exception}，StatusCode：{result.StatusCode}，InnerResult：{result.InnerResult.Message}"); } 

  

 　　　　4）Memcached Cas操做

　　　　Cas操做相似於關係型數據庫中的「樂觀鎖」，查詢的時候會順帶查出一個Cas值，在寫入的時候會帶着這個Cas值，若是發現Cas值改變了，則說明已經有其餘操做提早修改了相應的值。本質上來講Cas就是用來解決併發問題，經過讀取一個值，而後作一些處理或判斷，而後再寫回到數據庫中，這種操做有可能產生併發問題。

private CasResult<Person> casResult; private void btnA_Read_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { casResult = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key"); if (casResult.Result != null) MessageBox.Show($"讀取Person結果：{casResult.Result.Name}:{casResult.Result.Age}"); else MessageBox.Show("沒有結果"); } private void btnB_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key"); if (result.Result.Age >= 25) result.Result.Age++; var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", result.Result, result.Cas); if (tag.Result) MessageBox.Show("修改爲功"); else MessageBox.Show("修改失敗"); } private void btnA_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { if (casResult.Result.Age >= 25) casResult.Result.Age++; else casResult.Result.Age++; var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", casResult.Result, casResult.Cas); if (tag.Result) MessageBox.Show("修改爲功"); else MessageBox.Show("修改失敗"); }

 

 　　　　5）Memcached集羣

　　　　Memcached重啓以後，在短期內大量的請求會涌入數據庫，給數據庫形成巨大壓力，解決此類問題的方法就是使用集羣，即便用多Memcached服務器提供服務。

　　　　除此以外，Memcached還有可能面臨「雪崩」問題，若是全部緩存設置過時時間是同樣的，或者失效時間在一個短距離的範圍內。那麼每隔一段時間就會形成一次數據庫訪問的高峯。此類問題的解決方法就是將不一樣緩存的緩存失效時間設置成不同，如對失效時間加上隨機數。

　　　　Memcached集羣的節點之間不用進行通信和數據同步，只須要在多個服務器上啓動多個Memcached數據庫便可。客戶端決定了將數據寫入不一樣的Memcached實例，不用作主從複製操做。

　　　　節點定位算法有不少種，最經常使用的就是Ketama算法，該算法根據Key算出一個hash值，而後根據hash值再得出服務器。以下例所示：

private readonly MemcachedClient _memcachedClient; private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory(); public MainWindow() { InitializeComponent(); var options = new MemcachedClientOptions(); options.AddServer("127.0.0.1", 11211); options.AddServer("127.0.0.1", 11212); options.NodeLocatorFactory = new DefaultNodeLocatorFactory(11211); _memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options)); } private void btnA_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var person = new Person { Name = "張三", Age = 25 }; var result =  _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "1", person); MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); } private void btnA_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.Get<Person>("1"); if (result == null) MessageBox.Show("數據已經失效"); else MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Name}:{result.Age}"); } private void btnB_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var person = new Person { Name = "李四", Age = 23 }; var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "2", person); MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); } private void btnB_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.Get<Person>("2"); if (result == null) MessageBox.Show("數據已經失效"); else MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Name}:{result.Age}"); } 

 

　　　　 經過以下命令分別啓動兩個Memcached實例：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11212 G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11211

　　　　在TreeNMS系統中配置兩個數據庫鏈接：

　　　　因爲Key=1和Key=2的hash值不一樣，因此緩存數據分別存在於兩個Memcached實例中，以下圖所示：