memcached完全剖析--1. memcached的基础

20160108
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memached是什么?

许多Web应用都将数据保存到RDBMS中,应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。 但随着数据量的增大、访问的集中,就会出现RDBMS的负担加重、数据库响应恶化、 网站显示延迟等重大影响。

这时就该memcached大显身手了。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。

图1 一般情况下memcached的用途

memcached的特征

memcached作为高速运行的分布式缓存服务器,具有以下的特点。

  • 协议简单
  • 基于libevent的事件处理
  • 内置内存存储方式
  • memcached不互相通信的分布式

协议简单
    接下来简单介绍一下memcached的使用方法。

    memcached的服务器客户端通信并不使用复杂的XML等格式,
    而使用简单的基于文本行的协议。因此,通过telnet 也能在memcached上保存数据、取得数据。下面是例子。


    $ telnet localhost 11211 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost.localdomain (127.0.0.1). Escape character is '^]'. set foo 0 0 3 (保存命令) bar (数据) STORED (结果) get foo (取得命令) VALUE foo 0 3 (数据) bar (数据)
    基于libevent的事件处理
    libevent是个程序库,它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能
    封装成统一的接口。即使对服务器的连接数增加,也能发挥O(1)的性能。 memcached使用这个libevent库,因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。
    内置内存存储方式
    为了提高性能,memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。 由于数据仅存在于内存中,因此重启memcached、重启操作系统会导致全部数据消失。 另外,内容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。 memcached本身是为缓存而设计的服务器,因此并没有过多考虑数据的永久性问题。
    关于内存存储的详细信息,本连载的第二讲以后前坂会进行介绍,请届时参考。
    memcached不互相通信的分布式
    memcached尽管是“分布式”缓存服务器,但服务器端并没有分布式功能。
    各个memcached不会互相通信以共享信息。那么,怎样进行分布式呢? 这完全取决于客户端的实现。本连载也将介绍memcached的分布式。

    图2 memcached的分布式

    接下来简单介绍一下memcached的使用方法。

    安装memcached

    memcached的安装比较简单,这里稍加说明。

    memcached支持许多平台。

    * Linux * FreeBSD * Solaris (memcached 1.2.5以上版本) * Mac OS X

    另外也能安装在Windows上。这里使用Fedora Core 8进行说明。

    memcached的安装

    运行memcached需要本文开头介绍的libevent库。Fedora 8中有现成的rpm包, 通过yum命令安装即可。

    $ sudo yum install libevent libevent-devel
    memcached的源代码可以从memcached网站上下载。本文执笔时的最新版本为1.2.5。
    Fedora 8虽然也包含了memcached的rpm,但版本比较老。因为源代码安装并不困难,
    这里就不使用rpm了。

    • 下载memcached:http://www.danga.com/memcached/download.bml
    memcached安装与一般应用程序相同,configure、make、make install就行了。
    
    $ wget http://www.danga.com/memcached/dist/memcached-1.2.5.tar.gz
    $ tar zxf memcached-1.2.5.tar.gz
    $ cd memcached-1.2.5
    $ ./configure
    $ make
    $ sudo make install
    默认情况下memcached安装到/usr/local/bin下。
    memcached的启动
    从终端输入以下命令,启动memcached。
    
    作为daemon后台启动时,只需$ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -vv
    slab class   1: chunk size     88 perslab 11915
    slab class   2: chunk size    112 perslab  9362
    slab class   3: chunk size    144 perslab  7281
    中间省略
    slab class  38: chunk size 391224 perslab     2
    slab class  39: chunk size 489032 perslab     2
    <23 server listening
    <24 send buffer was 110592, now 268435456
    <24 server listening (udp)
    <24 server listening (udp)
    <24 server listening (udp)
    <24 server listening (udp)
    

    这里显示了调试信息。这样就在前台启动了memcached,监听TCP端口11211 最大内存使用量为64M。调试信息的内容大部分是关于存储的信息, 下次连载时具体说明。

    作为daemon后台启动时,只需

    $ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -d

    这里使用的memcached启动选项的内容如下。 选项说明 -p 使用的TCP端口。默认为11211 -m 最大内存大小。默认为64M -vv 用very vrebose模式启动,调试信息和错误输出到控制台 -d 作为daemon在后台启动

    上面四个是常用的启动选项,其他还有很多,通过

    $ /usr/local/bin/memcached -h

    命令可以显示。许多选项可以改变memcached的各种行为, 推荐读一读。

    用客户端连接

    许多语言都实现了连接memcached的客户端,其中以Perl、PHP为主。 仅仅memcached网站上列出的语言就有

      memcached客户端API:http://www.danga.com/memcached/apis.bml