Memcache基礎教程

Memcache是什麼
Memcache是danga.com的一個項目，最早是爲 LiveJournal 服務的，目前全世界不少人使用這個緩存項目來構建自己大負載的網站，來分擔數據庫的壓力。
它可以應對任意多個連接，使用非阻塞的網絡IO。由於它的工作機制是在內存中開闢一塊空間，然後建立一個HashTable，Memcached自管理這些HashTable。
Memcache官方網站：http://www.danga.com/memcached，更多詳細的信息可以來這裏瞭解

爲什麼會有Memcache和memcached兩種名稱？
其實Memcache是這個項目的名稱，而memcached是它服務器端的主程序文件名，知道我的意思了把~~~~。一個是項目名稱，一個是主程序文件名，在網上看到了很多人不明白，於是混用了。

PHP的Memcache

< ?php
//連接
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);

//保存數據
$mem->set('key1', 'This is first value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val ."<br />";

//替換數據
$mem->replace('key1', 'This is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";

//保存數組
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";

//刪除數據
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";

//清除所有數據
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";

//關閉連接
$mem->close();
?>

如果正常的話，瀏覽器將輸出：
Get key1 value: This is first value
Get key1 value: This is replace value
Get key2 value: Array ( [0] => aaa [1] => bbb [2] => ccc [3] => ddd )
Get key1 value:
Get key2 value:

程序代碼分析

初始化一個Memcache的對象：
$mem = new Memcache;

連接到我們的Memcache服務器端，第一個參數是服務器的IP地址，也可以是主機名，第二個參數是Memcache的開放的端口：
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);

保存一個數據到Memcache服務器上，第一個參數是數據的key，用來定位一個數據，第二個參數是需要保存的數據內容，這裏是一個字符串，第三個參數是一個標記，一般設置爲0或者MEMCACHE_COMPRESSED就行了，第四個參數是數據的有效期，就是說數據在這個時間內是有效的，如果過去這個時間，那麼會被Memcache服務器端清除掉這個數據，單位是秒，如果設置爲0，則是永遠有效，我們這裏設置了60，就是一分鐘有效時間：
$mem->set(‘key1‘, ‘This is first value’, 0, 60);

從Memcache服務器端獲取一條數據，它只有一個參數，就是需要獲取數據的key，我們這裏是上一步設置的key1，現在獲取這個數據後輸出輸出：
$val = $mem->get(’key1′);
echo "Get key1 value: " . $val;

現在是使用replace方法來替換掉上面key1的值，replace方法的參數跟set是一樣的，不過第一個參數key1是必須是要替換數據內容的key，最後輸出了：
$mem->replace(‘key1′, ‘This is replace value’, 0, 60);
$val = $mem->get(‘key1′);
echo "Get key1 value: " . $val;

同樣的，Memcache也是可以保存數組的，下面是在Memcache上面保存了一個數組，然後獲取回來並輸出
$arr = array(‘aaa’, ‘bbb’, ‘ccc’, ‘ddd’);
$mem->set(‘key2′, $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get(‘key2′);
print_r($val2);

現在刪除一個數據，使用delte接口，參數就是一個key，然後就能夠把Memcache服務器這個key的數據刪除，最後輸出的時候沒有結果
$mem->delete(‘key1′);
$val = $mem->get(‘key1′);
echo "Get key1 value: " . $val . "<br>";

最後我們把所有的保存在Memcache服務器上的數據都清除，會發現數據都沒有了，最後輸出key2的數據爲空，最後關閉連接
$mem->flush();
$val2 = $mem->get(‘key2′);
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br>";

Memcache的使用
使用Memcache的網站一般流量都是比較大的，爲了緩解數據庫的壓力，讓Memcache作爲一個緩存區域，把部分信息保存在內存中，在前端能夠迅速的進行存取。那麼一般的焦點就是集中在如何分擔數據庫壓力和進行分佈式，畢竟單臺Memcache的內存容量的有限的。我這裏簡單提出我的個人看法，未經實踐，權當參考。

分佈式應用
Memcache本來支持分佈式，我們客戶端稍加改造，更好的支持。我們的key可以適當進行有規律的封裝，比如以user爲主的網站來說，每個用戶都有User ID，那麼可以按照固定的ID來進行提取和存取，比如1開頭的用戶保存在第一臺Memcache服務器上，以2開頭的用戶的數據保存在第二胎Mecache服務器上，存取數據都先按照User ID來進行相應的轉換和存取。

但是這個有缺點，就是需要對User ID進行判斷，如果業務不一致，或者其他類型的應用，可能不是那麼合適，那麼可以根據自己的實際業務來進行考慮，或者去想更合適的方法。

減少數據庫壓力
這個算是比較重要的，所有的數據基本上都是保存在數據庫當中的，每次頻繁的存取數據庫，導致數據庫性能極具下降，無法同時服務更多的用戶，比如MySQL，特別頻繁的鎖表，那麼讓Memcache來分擔數據庫的壓力吧。我們需要一種改動比較小，並且能夠不會大規模改變前端的方式來進行改變目前的架構。

我考慮的一種簡單方法：
後端的數據庫操作模塊，把所有的Select操作提取出來（update/delete/insert不管），然後把對應的SQL進行相應的hash算法計算得出一個hash數據key（比如MD5或者SHA），然後把這個key去Memcache中查找數據，如果這個數據不存在，說明還沒寫入到緩存中，那麼從數據庫把數據提取出來，一個是數組類格式，然後把數據在set到Memcache中，key就是這個SQL的hash值，然後相應的設置一個失效時間，比如一個小時，那麼一個小時中的數據都是從緩存中提取的，有效減少數據庫的壓力。缺點是數據不實時，當數據做了修改以後，無法實時到前端顯示，並且還有可能對內存佔用比較大，畢竟每次select出來的數據數量可能比較巨大，這個是需要考慮的因素。

Memcache的安全
我們上面的Memcache服務器端都是直接通過客戶端連接後直接操作，沒有任何的驗證過程，這樣如果服務器是直接暴露在互聯網上的話是比較危險，輕則數據泄露被其他無關人員查看，重則服務器被***，因爲Mecache是以root權限運行的，況且裏面可能存在一些我們未知的bug或者是緩衝區溢出的情況，這些都是我們未知的，所以危險性是可以預見的。爲了安全起見，我做兩點建議，能夠稍微的防止***的***或者數據的泄露。

內網訪問
最好把兩臺服務器之間的訪問是內網形態的，一般是Web服務器跟Memcache服務器之間。普遍的服務器都是有兩塊網卡，一塊指向互聯網，一塊指向內網，那麼就讓Web服務器通過內網的網卡來訪問Memcache服務器，我們Memcache的服務器上啓動的時候就監聽內網的IP地址和端口，內網間的訪問能夠有效阻止其他非法的訪問。
# memcached -d -m 1024 -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid
Memcache服務器端設置監聽通過內網的192.168.0.200的ip的11211端口，佔用1024MB內存，並且允許最大1024個併發連接

設置防火牆
防火牆是簡單有效的方式，如果卻是兩臺服務器都是掛在網的，並且需要通過外網IP來訪問Memcache的話，那麼可以考慮使用防火牆或者代理程序來過濾非法訪問。
一般我們在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw來指定一些規則防止一些非法的訪問，比如我們可以設置只允許我們的Web服務器來訪問我們Memcache服務器，同時阻止其他的訪問。
# iptables -F
# iptables -P INPUT DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
# iptables -A INPUT -p udp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
上面的iptables規則就是隻允許192.168.0.2這臺Web服務器對Memcache服務器的訪問，能夠有效的阻止一些非法訪問，相應的也可以增加一些其他的規則來加強安全性，這個可以根據自己的需要來做。