爱我，就要懂我 – Memcached- 第284篇

Posted 2020-11-30 悟纤

  

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爱我，就要懂我 – Memcached- 第284篇

 

 

悟纤：师傅，最近很是烦人呐？

师傅：谁欺负我徒儿了？

悟纤：哎，最近数据库压力大，导致徒儿压力也山大。

师傅：数据库压力大，缓存来解决，徒儿，赶紧上缓存呐。就如同现在这是所有的“妖怪”都是你在打，赶紧让“八戒”拦一部分。这样你的压力就小了。

悟纤：缓存这是什么东东？

师傅：为师今天就来给你普及下Memcached缓存。

BTW：缓存缓存，让你的头不再疼。

 

一、何为Memcached缓存

[百度百科」：

Memcached是一个自由开源的，高性能，分布式内存对象缓存系统。

Memcached是以LiveJournal旗下Danga Interactive公司的Brad Fitzpatric为首开发的一款软件。现在已成为mixi、hatena、Facebook、Vox、LiveJournal等众多服务中提高Web应用扩展性的重要因素。

Memcached是一种基于内存的key-value存储，用来存储小块的任意数据（字符串、对象）。这些数据可以是数据库调用、API调用或者是页面渲染的结果。

Memcached简洁而强大。它的简洁设计便于快速开发，减轻开发难度，解决了大数据量缓存的很多问题。它的API兼容大部分流行的开发语言。

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。

「学深悟透」

       悟纤：这信息量不少呐，师傅梳理下呗。

       师傅：好吧，为师用一句话概况下。

BTW：Memcached是一个基于K-V内存存储、开源、免费、高性能的分布式缓存系统。

       悟纤：师傅，徒儿理解了，

Memcached（MemoryCached）

就是使用K-V的方式进行内存储存，性能比较高，支持分布式处理。由于将大部分的请求数据都由缓存进行处理返回，所以数据库的压力就减少了。

       师傅：为师要给你32个赞。

 

二、Memcached的一些基本特性

       为了对于Memcached有一个更好的认知，我们需要对于Memcached的基本特性有一个简单的理解，这样一方面有助于对于Memcached的使用，另外一方面也有助于技术的选型。

（1） Memcached是使用KV内存管理，key的长度最大250字符，value存储最大为1M，不支持复杂的数据类型（哈希、列表、集合等）。

（2）Memcached不支持持久化（不能存在磁盘，只能存储在内存中）。

（3）Memcached支持key过期（过期时间最大可以达到30天）。

（4）Memcached使用非阻塞IO复用网络模型，使用监听线程/工作线程的多线程模型。

（5）Memcached基于c/s架构，协议简单。

…

 

三、悟纤100问

 

3.1 key和value是否有限制

       Memcached是使用KV内存管理，key的长度最大250字符，value存储最大为1M。

3.2 memcached是用什么技术实现key过期的？

       懒淘汰(lazy expiration)。

       Memcached 内部不会监视记录是否过期，而是在get时查看记录的时间戳，检查记录是否过期。这种技术被称为lazy（惰性）expiration。因此，Memcached不会在过期监视上耗费CPU时间。

 

 

3.3 删除机制(缓存策略)

Memcached的缓存策略是LRU（最近最少使用）加上到期失效策略。当你在memcached内存储数据项时，你有可能会指定它在缓存的失效时间。当memcached服务器用完分配的内时，失效的数据被首先替换，然后也是最近未使用的数据。在LRU中，memcached使用的是一种LazyExpiration策略，自己不会监控存入的key/vlue对是否过期，而是在获取key值时查看记录的时间戳，检查key/value对空间是否过期，这样可减轻服务器的负载。

BTW：Memcached的缓存策略就是LRU+到期失效；使用懒淘汰，当获取key的时候触发。

->LRU还不懂，公众号「SpringBoot」可以查看文章《面试不再怕，让LRU无处可逃》

      

对于Memcached的LRU和我们之前讲的LRU有何区别呐？

->之后公众号「SpringBoot」会有章节详细说明Memcached的LRU《你懂她，可惜你不懂我》

 

3.4 存储方式

内存存储方式, 非持久性存储。所有数据都保存在内存中，存取数据比硬盘快，当内存满后，通过LRU算法自动删除不使用的缓存，但没有考虑数据的容灾问题，重启服务，所有数据会丢失。

 

3.5 Memcached分布式是如何实现的

memcached本身是一个非常轻量级的服务，不支持主辅同步，也没有集群的概念。但为了可扩展性，memcached服务器端和 memcached 客户端结合起来可以构成一个分布式系统。

 

在memcached分布式系统中，各个 memcached 节点之间无须通信，所以扩展性非常好。

->Memcached的分布式特点：

•1>: 服务器端不关心分布式：服务端的各个Memcached都是独立部署，之间不相互通信，这样服务端部署多个Memcached就很简单。

•2>: 依靠客户端来实现分布式：最简单的方式就是客户端拥有服务端所有连接地址，客户端通过key的hash值获取到对应的Memcached。

->之后公众号「SpringBoot」会有章节详细说明分布式的算法《分布式算法真是吊炸天》

 

3.6 Memcached的集群方案有哪些？

因为memcached的服务器并不支持集群，所以有两种方案支持

（1）代理端支持集群（性能会有所损耗，大概20%）；

（2）一种是客户端支持集群。

BTW：推荐使用客户端。由上面可知一般的应用中memcached服务端集群不用做太多工作，部署一堆memcached服务器就可以了。

       Memcached集群和web服务集群是不一样的， 所有Memcached的数据总和才是数据库的数据。每台Memcached都是部分数据。（（一台memcached的数据，就是一部分mysql数据库的数据））

 

3.7 Memcached碰到秒杀业务怎么玩？

如果碰到电商秒杀等高并发的业务，一定要事先预热，或者其它思想实现，例如：称杀只是获取资格，而不是瞬间秒杀到手商品。

       那么什么是获取资格？就是在数据库中，把0标成1.就有资格啦。再慢慢的去领取商品订单。因为秒杀过程太长会占用服务器资源。

BTW：核心就是事先预热、获取资格

       还记得12306的火车票余票查询嘛，一开始的时候，设计成时时更新余票数量，后来调整为有票无票，对于用户而言，不关心还剩下多少票，关心的是有没有票。抢票成功之后，就获取了票的资格，至于下单支付在45分钟内操作完成即可，否则票被释放出来。

 

3.8 Memcached服务在业务应用场景中的工作流程

（1）查询：当web程序需要访问后端数据库获取数据时会优先访问Memcached内存缓存，如果缓存中有数据就直接获取返回前端服务及用户，如果没有数据（没有命中），在由程序请求后端的数据库服务器，获取到对应的数据后，除了返回给前端服务及用户数据外，还会把数据放到Memcached内存中进行缓存，等待下次请求被访问，Memcache内存始终是数据库的挡箭牌，从而大大的减轻数据库的访问压力，提高整个网站架构的响应速度，提升了用户体验。

（2）更新：当程序更新，修改或删除数据库中已有的数据时，会同时发送请求通知Memcached已经缓存的同一个ID内容的旧数据失效，从而保证Memcache中数据和数据库中的数据一致。

 

3.9 Memcached为什么性能高？

       memcached 性能高的原因主要在于 libevent事件机制、多线程、全内存操作、模型简单（时间复杂度 O(1)，尽量避免锁机制）。

       memcached 所有的操作都是 O(1) （LRU算法），set/get 操作不应该出现滞后，一个请求正常情况下不到 1ms 就能返回，如果遇到 Hang，那可能是连接数过多、产生了 swap、遇到了网络问题。

       配置相对较高的服务器，每秒可以处理 200,000+ 的请求，即使在很慢的机器上，每秒处理几百次也毫无压力。 

->时间复杂度为O(1)还不懂，公众号「SpringBoot」可以查看文章《烦不烦，别再问我时间复杂度了》

 

3.10 memcache为什么能保证运行性能

       主要是通过提前分配内存，对于Memcached的内存模型，我们在之后的章节会讲到，本节就不过多展开了。

->之后公众号「SpringBoot」会有章节详细说明内存管理《内存管理，难于上青天》

 

3.11 是否支持复杂的操作

和 redis 不一样的是，memcached 没有复杂的数据结构（比如队列、集合），它只能存储字符串类型，也不关心具体存储什么，这是它的一个优势：简单。但很多人用的时候可能就不爽了，说它比 redis 弱爆了，其实双方的应用场景不一样。

       当然也可以基于基本命令模拟一些数据结构，这是允许的，但这和memcached无关。

3.12 很少会出现内存碎片？

浪费存储空间，来减少内存碎片。

对于Memcached内存是预先分配的，比如chunk=128B，那么有一个item=100B，那么就会浪费28B。

->之后公众号「SpringBoot」会有章节详细说明内存管理《内存管理，难于上青天》

 

四、悟纤小结

       这节说的很多了，感觉都很重要呐，还是来做个简单的总结吧：

（1）Memcached：Memcached是一个基于K-V内存存储、开源、免费、高性能的分布式缓存系统。（几个关键词要记住：内存，KV,高性能、分布式）

（2）内存储存：全部数据存放于内存中，无持久性存储的设计，重启服务器，内存里的数据会丢失。（存放内存、不支持持久化）。

（3）KV储存：使用key-value的方式储存数据，key的最大长度是250个字符，value储存最大值是1M。

（4）高性能缘由：libevent事件机制、多线程、全内存操作、模型简单、所有操作都是O(1)。

（5）分布式实现：服务端正常部署，客服端实现。

（6）缓存策略：LRU+到期失效+懒淘汰。（不会监控存入的key/vlue对是否过期，而是在获取key值时查看记录的时间戳，当内存中缓存的数据容量达到启动时设定的内存值时，就自动使用LRU算法删除过期的缓存数据。）

BTW：

Memcached是大佬，缓存它来搞；

内存KV储存真有效；

多线程、libevent事件、内存操作性能高；

分布式实现有一套，服务端不管，客户端hash搞起真高档；

缓存淘汰有策略，LRU算法最近最少就淘汰、到期无效key不要，

配上懒淘汰，淘汰淘汰Memcached真厉害。

我就是我，是颜色不一样的烟火。
我就是我，是与众不同的小苹果。

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