Key/Value之王Memcached初探：掀起Memcached的盖头来

Posted 2020-09-19 张宇航

一、Memcached是何方神圣？

　　在数据驱动的Web开发中，经常要重复从数据库中取出相同的数据，这种重复极大的增加了数据库负载。缓存是解决这个问题的好办法。但是ASP.NET中的HttpRuntime.Cache虽然已经可以实现对页面局部进行缓存，但还是不够灵活，此时Memcached或许是你想要的。

　　Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而提高动态、数据库驱动网站的速度。经过多年的发展，目前已经有很多知名的互联网应用使用到了Memcached，比如：Wikipedia、Flickr、Youtube、Wordpress等等。

二、为什么要使用Memcached？

　　　

　　上图展示了Memcached的一般性用途：分布式缓存。当浏览器首次请求访问数据时，应用服务器会先从数据库服务器中取得返回给用户，并将其以Key/Value键值对的形式存入Memcached服务器中。当用户第二次访问上次请求的数据时，应用服务器通过在Memcached服务器中查找是否有缓存，如果有则直接从Memcached中读取。由于Memcached服务器是部署在网站机房内网中的，而且数据时存储在服务器的内存空间中的，所以访问速度比数据库的磁盘IO要快一些，也就提高了服务响应速度，并且在高峰时间减轻了数据库服务器的负载压力。

　　（1）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：使用简单的基于文本行的协议，没有使用复杂的XML协议。因此，通过telnet也能在memcached上保存数据、取得数据；
• 基于libevent的事件处理：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；

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。

libevent: http://www.monkey.org/~provos/libevent/

• 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。

NoSQL中比较优秀的一款产品：Redis，比较好地解决了数据持久化的这个问题，重启Redis不会导致数据丢失。

• 不互相通信的分布式：尽管是“分布式”缓存服务器，但服务器端并没有分布式功能，这完全取决于客户端的实现。我们会很惊奇的发现memcached的集群非常easy，简单得甚至只需要在客户端的配置文件中添加服务器IP与端口号；换句话说，我们的应用程序只需要将数据请求给memcached客户端，在memcached客户端中会通过一个分布式算法（一致性Hash算法）从memcached服务器列表中计算一个memcached服务器的地址（如果是读请求，则根据Key在分布式算法中得到缓存有该Key的memcached服务器信息），然后客户端将数据（Key/Value对）传递给计算出来的memcached服务器（如果是读请求，则从计算出来的memcached服务器中读取含有指定Key的数据）；

　　

PS：正因为memcached缓存服务器之间互不通信，因而集群规模可以轻易地扩容，具有良好的伸缩性。

　　（2）Memcached与Redis的对比

　　①没有必要过多的关心性能，因为二者的性能都已经足够高了。由于Redis只使用单核，而Memcached可以使用多核，所以在比较上，平均每一个核上Redis在存储小数据时比Memcached性能更高。而在100k以上的数据中，Memcached性能要高于Redis，虽然Redis最近也在存储大数据的性能上进行优化，但是比起Memcached，还是稍有逊色。说了这么多，结论是，无论你使用哪一个，每秒处理请求的次数都不会成为瓶颈。（比如瓶颈可能会在网卡）

　　②如果要说内存使用效率，使用简单的key-value存储的话，Memcached的内存利用率更高，而如果Redis采用hash结构来做key-value存储，由于其组合式的压缩，其内存利用率会高于Memcached。当然，这和你的应用场景和数据特性有关。

　　③如果你对数据持久化和数据同步有所要求，那么推荐你选择Redis，因为这两个特性Memcached都不具备。即使你只是希望在升级或者重启系统后缓存数据不会丢失，选择Redis也是明智的。

　　因此，我们可以得出一个结论：在简单的Key/Value应用场景（例如缓存），Memcached拥有更高的读写性能；而在数据持久化和数据同步场景，Redis拥有更加强大的功能和更为丰富的数据类型；

三、Memcached的安装与简单操作

　　Memcached的安装比较简单，而且支持多平台，包括：最经典的Linux、FreeBSD、Solaris (memcached 1.2.5以上版本)、Mac OS X以及我们最熟悉的Windows。这里我们使用我们日常最熟悉的Windows平台来安装Memcached服务，并进行简单的配置和操作。

　　（1）下载Memcached For Windows

　　URL：http://code.jellycan.com/files/memcached-1.2.6-win32-bin.zip

　　其对应的源码地址：http://code.jellycan.com/files/memcached-1.2.6-win32-src.zip

　　（2）在虚拟机中安装Windows Server 2003 Enterprise Edition（非必要步凑，也可以在本机进行），取名为：MemcachedServer。另外，还要给虚拟机中的Windows Server设置好IP地址，确保宿主机和虚拟机能够互相ping通。

　　（3）将下载的Memcached包拷贝到Windows中的一个指定文件夹中，例如我的Windows Server中的C:/MemcachedServer/

　　（4）①在Windows中安装Memcached服务：memcached.exe -d install（那么，对应卸载命令为：memcached.exe -d uninstall）

　　　　②安装完成后即可在Windows服务列表中查看到Memcached Server的服务，一般来说我们要将其设为开机启动项：在属性中设置启动类型为自动即可

　　　　③安装好服务之后，就可以启动Memcached服务了，这里有两种方式来启动：一是直接在Windows服务列表里选中Memcached服务点击启动；二是在命令行中输入：memcached -d start（对应的停止服务命令为：memcached -d stop）

　　（5）检测Memcached服务是否成功启动：

　　①使用telnet命令连接到登录台：telnet 服务器IP地址 11211（11211是默认的Memcached服务端口号），我这里输入：telnet 192.168.80.10 11211（192.168.80.10是我的Windows Server虚拟机的IP地址）

　　②打印当前Memcache服务器状态：stats

　　可以看到，通过stats命令列出了一系列的Memcached服务状态信息，那么这些信息又代表什么意思呢？我们可以通过下图来知道：

　　（6）初步学习Memcached的数据读写命令操作：

　　　　①添加或更改命令：set KeyName 额外信息 存活时间 存储字节数 [回车] 具体存储的数据块

 

　　　　这里额外信息为0，代表无；存活时间为0，代表永久；而具体的数据块也就是我们所说的Key/Value中的Value；　　

PS：这里也可以使用add KeyName 额外信息 存活时间 存储字节数 [回车] 具体存储的数据块。不过set显然更为强大，它会判断keyname是否存在，不存在则新增，存在则修改；

　　　　②读取命令：get KeyName，这里我们刚刚添加了一个key1的数据，所以我们使用：get key1便获取了key1这个key的缓存数据信息；

　　　　③更新命令：replace KeyName 额外信息 存活时间 存储字节数 [回车] 具体存储的数据块

　　　　④删除命令：delete KeyName

四、学习小结

　　本篇我们初步了解了什么是Memcached，下载并安装了Memcached，并且将其设为Windows自启动服务，通过telnet连接到Memcached登录台使用命令进行数据读写操作。总体来说，Memcached是一个高性能的Key/Value缓存系统，通过构建Memcached集群，能够适应大型网站的分布式缓存服务需要。下一篇，我们将在.Net中连接并操作Memcached，最后以一个综合案例来体现Memcached作为分布式缓存的重要作用。

　　最后，如果亲觉得我的文章不错或者对你有用，麻烦帮我点个“推荐”，让我更有动力继续写下去，谢谢！

参考文献

　　（1）传智播客马伦，《Memcached公开课》，http://bbs.itcast.cn/thread-14836-1-1.html

　　（2）charlee，《Memcached完全剖析》，http://kb.cnblogs.com/page/42731/

　　（3）张钊，《Memcached介绍》，http://blog.csdn.net/zz198808/article/details/8032571

　　（4）toxic，《memcached》，http://www.cnblogs.com/lost-1987/articles/3069460.html

 

作者：周旭龙

出处：http://www.cnblogs.com/edisonchou/

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