memcached概述与应用场景

概述：Memcached是国外社区网站 LiveJournal 的开发团队开发的一套高性能的分布式内存对象缓存服务器。它将所有的数据统统保存在内存中，在内存中会维护一个巨大的hash表，支持任意存储类型的数据，很多网站通过Memcached提高网站的访问速度，尤其是对于大型的需要频繁访问的网站，减少查询效率，提高查询速度；

缓存应用系统：计算机体系存储系统模型扩展到应用也是一样，应用需要数据，数据哪里来？缓存(更快的存储)->DB（较慢的存储），他们的工作流程大致如下图所示：

架构：C/S架构

服务端：Memcached服务端，通过C语言编写而成；

客户端：Memcached API客户端，可以通过任何语言编写，如php、py等；

特点：

1.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；

2.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I/O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；

3. 简单key/value存储：服务器不关心数据本身的意义及结构，只要是可序列化数据即可。存储项由“键、过期时间、可选的标志及数据”四个部分组成； 

4.功能的实现一半依赖于客户端，一半基于服务器端：客户负责发送存储项至服务器端、从服务端获取数据以及无法连接至服务器时采用相应的动作；服务端负责接收、存储数据，并负责数据项的超时过期； 

 

三、运行架构：

 

四、Memcached缓存存储策略；

内存缓存策略： Slab Allocation机制

Slab Allocator机制基本原理：按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块(chunk)，并把尺寸相同的块分成组，以完全解决内存碎片问题。但由于分配的是特定长度的内存，因此无法有效利用分配的内存。比如将100字节的数据缓存到128字节的chunk中，剩余的28字节就浪费了；

按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的内存块（chunk），再把尺寸相同的内存块分层组（chunk集合），这些内存不会释放，可以反复利用；

 

 

Slab Allocation机制角色：

1.Chunk为固定大小的内存空间，默认为96Byte。

2.page对应实际的物理空间，1个page为1M。

3.同样大小的chunk又称为slab。

 

客户端选择slab机制：

下面说明memcached如何针对客户端发送的数据选择slab并缓存到chunk中。memcached根据收到的数据的大小，选择最适合数据大小的slab。 memcached中保存着slab内空闲chunk的列表，根据该列表选择chunk， 然后将数据缓存于其中。如下图；

 

内存释放机制：

Laxzy Expiration：Memcached每个被存取的对象都有唯一的标识符key，存取操作均通过key进行，例如可以把后端数据库中的select操作提取出来，然后对相应的SQL进行hash计算得出key，然后以这个key在memcached中查找数据，如果数据不存在，说明其尚未被写入缓存中，并设置一个失效时间（比如1小时），在失效时间内的数据都是从缓存中提取，这样就有效地减少了数据库的压力；

Least Recently Used（LRU）：删除“最近最少使用”的记录的机制。当memcached的内存空间不足时，从最近未被使用的记录中搜索，并将其空间分配给新的记录。-M 参数禁止LRU功能，内存用尽时，memcached会返回错误，不建议使用memcached -M -m 1024；

 

五、Memcached优缺点：

优点：

1.读写性能优异，特别是高并发时和文件缓存比有明显优势；

2.memcached组建支持集群，并且是自动管理负载均衡；

3.开源，占用资源小，协议简单的软件，实现了数据库和web之间的数据缓存功能,减少数据库的检索次数,减少数据库的I/O，解决了架构数据库端的压力；

4.存储方式：内置于内存存储方式，存取的效率高，执行的速度快；

缺点：

1.缓存空间有限：据说一台电脑的mem缓存开到2g以上会出现不稳定，数据无故丢失的现象；

2.掉电丢失数据：由于是把数据放在内存里的，所有一旦机器掉电，数据也就全部丢失了。

一般建议：而mem则适合放一些频繁更改的数据，比如可以把session数据放进mem；