memcached 缓存服务器

Memcached 缓存服务器

Memcached 是高性能的分布式内存缓存服务器。

一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态web应用的速度、提高可扩展性。

主要特点：

1、C/S架构，协议简单；

2、基于libevent的事件处理（epoll）；

3、Slab Allocation内存管理机制；

4、基于客户端的分布式；

 

Memcached 的安装：

yum -y install libevent-devel

wget http://www.memcached.org/files/memcached-1.4.20.tar.gz

./configure --prefix=/usr/local/memcached

make && make install

 

Memcached中保存的数据都在内存中，因此重启memcached，会导致全部数据丢失；

另外，内存容量达到指定值之后，就基于LRU（Least Recently Used）算法自动删除不使用的缓存；

 

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Memcached的限制：

1、保存的item数量没有限制，只要内存足够；

2、最长30天的数据过期时间，由常量REALTIME_MAXDELTA 60*60*24*30控制；

3、最大键长为250字节，由常量KEY_MAX_LENGTH 250控制；

4、单个item最大数据是1MB，由常量POWER_BLOCK 1048576控制；

5、最大同时连接数是200，通过conn_init中的freetotal控制；最大软连接是1024，通过settings.maxconns=1024控制；

Memcached的分布式：Consistent Hashing

memcached服务器端并没有分布式功能，因此，分布式完全依赖于客户端的实现。

客户端程序采用一致性哈希算法，为不同的键选取不同的memcached服务器进行存储。

 

Consistent Hashing算法：

1、求出memcached服务器（节点）的哈希值，并将其配置到0～2^32的圆上；

2、用同样的方法求出Key的哈希值，并映射到圆上，然后从数据映射的位置开始顺时针查找，将数据保存到找到的第一个服务器上。

 

 

一、命令行选项

1、memcached命令行选项：

 

-p          指定tcp监听端口，默认为11211

-m         最大内存大小，默认64MB

-d          作为daemon在后台启动

-vv          very verbose模式启动， 调试信息和错误信息输出到控制台

-f          指定Growth Factor，默认1.25

-M          禁用LRU，内存耗尽后返回错误

-c          最大并发连接数，默认1024

-u          指定username（仅在以root启动进程时）

-P          指定pid文件路径

 

例如，以守护进程启动memcache

./memcached -d -m 10 -u root -l 127.0.0.1 -p 12000 -c 256 -P /tmp/memcached.pid 

 

2、客户端连接到memcached服务器：

telnet 127.0.0.1 12000 

（输入quit命令退出连接）

 

 

二、命令格式

常用命令

命令	命令说明
存储命令（格式如下）
set	向缓存添加新的键值对，若键已经存在，则替换之
add	仅当缓存中不存在键时，才向缓存添加一个键值对；如果key已存在，操作失败
replace	仅当键已存在时，才会替换缓存中的键；如果key不存在，操作失败
append	在已有的缓存数据后添加，如果key不存在，返回NOT_STORED
prepend	与append类似，但是在缓存前添加数据
cas	checked and set的意思，只有当最后一个参数和gets所获取的参数匹配时才能存储，否则返回“EXISTS”
incr	自增，incr key value，对数字型value自增一个值
decr	自减
读取命令
get	查找键，比如 get key1, key2 ...
gets	gets命令比普通的get命令多返回了一个数字，这个数字可以检查数据是否发生改变
delete	删除键
flush_all	清空cache
状态命令
stats	查看memcached服务器基本状态
stats cachedump slab_id limit_num

 存储命令的格式

<command name> <key> <flags> <exptime> <bytes>
<data block>

参数说明：

<command name>	set/add/replace
<key>	查找关键字
<flags>	客户机使用它存储关于键值对的额外信息
<exptime>	该数据的存活时间，0表示永不过期
<bytes>	存储字节数
<data block>	存储的数据块（可直接理解为key-value结构中的value）

例子1：

三、Memcached内存管理机制

Memcached的内存管理机制：Slab Allocation

1、将分配的内存分割成各种尺寸的块（chunk），并把尺寸相同的块分成组（chunk的集合）==>解决内存碎片问题

memcached在启动时指定Growth Factor因子（-f选项），就可以控制slab之间的差异，默认值为1.25。

2、分配到的内存不会释放，而是重复利用==>避免频繁的调用malloc和free

3、Memcached根据收到的数据大小，选择最适合数据大小的slab。

 

                            

 

几个概念术语：

Page：分配给Slab的内存空间，默认是1MB；

Chunk：用于缓存记录的内存空间；

Slab Class：特定大小的chunk的组；

 

 

Lazy Expiration：memcached内部不会监视记录是否过期，而是在get时查看记录的时间戳，检查记录是否过期。

记录超时后，memcached也不会释放已分配的内存，而是将其标记为可重用。

LRU：当内存空间不足时（无法从slab class获取到新空间），就从最近未被使用的记录中搜索，并将其空间分配给新纪录。