MemCache

MemCache
memcache是一個高性能的分佈式的內存對象緩存系統,通過在內存裏維護一個統一的巨大的hash表,它能夠用來存儲各種格式的數據,包括圖像、視頻、文件以及數據庫檢索的結果等。Memcache是danga.com的一個項目,最早是爲 LiveJournal 服務的,最初爲了加速 LiveJournal 訪問速度而開發的,後來被很多大型的網站採用。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。起初作者編寫它可能是爲了提高動態網頁應用,爲了減輕數據庫檢索的壓力,來做的這個緩存系統。它的緩存是一種分佈式的,也就是可以允許不同主機上的多個用戶同時訪問這個緩存系統, 這種方法不僅解決了共享內存只能是單機的弊端,同時也解決了數據庫檢索的壓力,最大的優點是提高了訪問獲取數據的速度!基於memcache作者對分佈式cache的理解和解決方案。 memcache完全可以用到其他地方 比如分佈式數據庫, 分佈式計算等領域。

接口介紹
 

Memcache客戶端包含兩組接口,一組是面向過程的接口,一組是面向對象的接口,具體可以參考PHP手冊 “LXXV. Memcache Functions” 這章。
Memcache面向對象的常用接口包括:
Memcache::connect -- 打開一個到Memcache的連接
Memcache::pconnect -- 打開一個到Memcache的長連接
Memcache::close -- 關閉一個Memcache的連接
Memcache::set -- 保存數據到Memcache服務器上
Memcache::get -- 提取一個保存在Memcache服務器上的數據
Memcache::replace -- 替換一個已經存在Memcache服務器上的項目(功能類似Memcache::set)
Memcache::delete -- 從Memcache服務器上刪除一個保存的項目
Memcache::flush -- 刷新所有Memcache服務器上保存的項目(類似於刪除所有的保存的項目)
Memcache::getStats -- 獲取當前Memcache服務器運行的狀態
Memcache協議分析
 

如果你不喜歡 php_memcache.dll 擴展或者服務器器目前不支持這個擴展,那麼就可以考慮自己構建,需要構建Memcahe的客戶端,要先了解Memcache協議的交互,這樣才能開發自己的客戶端,這裏簡單的分析以下Memcache的協議。
(更詳細的協議內容請在Memcache服務器端的源碼的 doc/protocol.txt 文件中)
Memcache既支持TCP協議,也支持UDP協議,不過我們這裏是以TCP協議的協議作爲主要考慮對象,想了解UDP協議的過程,請參考 doc/protocol.txt 文件。
[ 錯誤指令]
Memcache的協議的錯誤部分主要是三個錯誤提示之提示指令:
普通錯誤信息,比如指令錯誤之類的
ERROR\r\n
客戶端錯誤
CLIENT_ERROR <錯誤信息>\r\n
服務器端錯誤
SERVER_ERROR <錯誤信息>\r\n
[ 數據保存指令]
數據保存是基本的功能,就是客戶端通過命令把數據返回過來,服務器端接收後進行處理。
指令格式:
<命令> <鍵> <標記> <有效期> <數據長度>\r\n
<命令> - command name
主要是三個儲存數據的三個命令, set, add, replace
set 命令是保存一個叫做key的數據到服務器上
add 命令是添加一個數據到服務器,但是服務器必須這個key是不存在的,能夠保證數據不會被覆蓋
replace 命令是替換一個已經存在的數據,如果數據不存在,就是類似set功能
<鍵> - key
就是保存在服務器上唯一的一個表示符,必須是跟其他的key不衝突,否則會覆蓋掉原來的數據,這個key是爲了能夠準確的存取一個數據項目
<標記> - flag
標記是一個16位的無符號×××數據,用來設置服務器端跟客戶端一些交互的操作
<有效期> - expiration time
是數據在服務器上的有效期限,如果是0,則數據永遠有效,單位是秒,Memcache服務器端會把一個數據的有效期設置爲當前Unix時間+設置的有效時間
<數據長度> - bytes
數據的長度,block data 塊數據的長度,一般在這個個長度結束以後下一行跟着block data數據內容,發送完數據以後,客戶端一般等待服務器端的返回,服務器端的返回:
數據保存成功
STORED\r\n
數據保存失敗,一般是因爲服務器端這個數據key已經存在了
NOT_STORED\r\n

[ 數據提取命令]
從服務器端提取數據主要是使用get指令,格式是:
get <鍵>*\r\n
<鍵>* - key
key是是一個不爲空的字符串組合,發送這個指令以後,等待服務器的返回。如果服務器端沒有任何數據,則是返回:
END\r\n
證明沒有不存在這個key,沒有任何數據,如果存在數據,則返回指定格式:
VALUE <鍵> <標記> <數據長度>\r\n
<數據塊>\r\n
返回的數據是以VALUE開始的,後面跟着key和flags,以及數據長度,第二行跟着數據塊。
<鍵> -key
是發送過來指令的key內容
<標記> - flags
是調用set指令保存數據時候的flags標記
<數據長度> - bytes
是保存數據時候定位的長度
<數據塊> - data block
數據長度下一行就是提取的數據塊內容

[ 數據刪除指令]
數據刪除指令也是比較簡單的,使用get指令,格式是:
delete <鍵> <超時時間>\r\n
<鍵> - key
key是你希望在服務器上刪除數據的key鍵
<超時時間> - timeout
按照秒爲單位,這個是個可選項,如果你沒有指定這個值,那麼服務器上key數據將馬上被刪除,如果設置了這個值,那麼數據將在超時時間後把數據清除,該項缺省值是0,就是馬上被刪除
刪除數據後,服務器端會返回:
DELETED\r\n
刪除數據成功
NOT_FOUND\r\n
這個key沒有在服務器上找到
如果要刪除所有服務器上的數據,可以使用flash_all指令,格式:
flush_all\r\n
這個指令執行後,服務器上所有緩存的數據都被刪除,並且返回:
OK\r\n
這個指令一般不要輕易使,除非你卻是想把所有數據都幹掉,刪除完以後可以無法恢復的。

[其他指令]
如果想了解當前Memcache服務器的狀態和版本等信息,可以使用狀態查詢指令和版本查詢指令。
如果想了解當前所有Memcache服務器運行的狀態信息,可以使用stats指令,格式
stats\r\n
服務器將返回每行按照 STAT 開始的狀態信息,包括20行,20項左右的信息,包括守護進程的pid、版本、保存的項目數量、內存佔用、最大內存限制等等信息。
如果只是想獲取部分項目的信息,可以指定參數,格式:
stats <參數>\r\n
這個指令將只返回指定參數的項目狀態信息。
如果只是想單獨瞭解當前版本信息,可以使用version指令,格式:
version\r\n
將返回以 VERSION 開頭的版本信息
如果想結束當前連接,使用quit指令,格式:
quit\r\n
將斷開當前連接
另外還有其他指令,包括incr, decr 等,我也不太瞭解作用,就不做介紹了,如果感興趣,可以自己去研究。

Memcache在中型網站的使用
 

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。

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