PHP面试常考内容之Memcache和Redis

Posted 2021-02-10 琉忆光年

你好，是我琉忆。
继上周（2019.2-11至2-15）发布的“PHP面试常考内容之面向对象”专题后，发布的第二个专题，感谢你的阅读。
本周（2019.2-18至2-22）的文章内容点为以下几点，更新时间为每周一三五，可以关注本栏持续关注，感谢你的支持。

一、什么是Memcache？
二、Memcache有什么特征？
三、Memcache的内存管理机制是什么样的？
四、Memcache和Memcached有什么区别？
五、如何操作Memcache？
六、如何使用Memcache做Session共享？
七、什么是Redis？
八、如何使用Redis？
九、使用Redis需要注意哪些问题？
十、Memcache和Redis常考的面试题

本章节的内容将会被分为三篇文章进行讲解完整块内容，第一篇主要讲解一到六，第二篇主要讲解七到九，第三篇围绕第十点。

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以下正文的部分内容来自《php程序员面试笔试宝典》书籍，如果转载请保留出处：

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一、什么是Memcache？

Memcache是一个开源、免费、高性能的分布式对象缓存系统，它基于一个存储键/值对的hashmap来存储数据到内存中。它的作用是减少对数据库的读取以提高Web应用的性能。虽然它的守护进程（daemon ）是用 C语言实现的，但是客户端可以用任何语言来编写，并通过Memcache协议与守护进程通信。需要注意的是，当某个服务器停止运行或崩溃了，所有存放在该服务器上的键/值对都将丢失。Memcache的服务器端没有提供分布式功能，各个Memcache应用不会互相通信以共享信息。想要实现分布式通信，可以搭建几个Memcache应用，通过算法实现此效果。
下面介绍Memcache的两个重要概念。slab：为了防止内存碎片化，Memcache服务器端会预先将数据空间划分为一系列slab；举个例子，现在有一个100m3的房间，为了合理规划这个房间放置东西，会在这个房间里放置30个1m3的盒子、20个1.25m3的盒子、15个1.5m3的盒子……这些盒子就是slab。
LRU：最近最少使用算法；当同一个slab的格子满了，这时需要新加一个值时，不会考虑将这个新数据放到比当前slat更大的空闲slab，而是使用LRU移除旧数据，放入这个新数据。

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二、Memcache有什么特征？

Memcache的特征如下：
1）协议简单。
2）基于libevent的事件处理。
3）内置内存存储方式。
4）Memcached不互相通信的分布式。
Memcache的特性如下：
（1）单个item 最大的数据为1MB。
（2）单进程最大的使用内存为2GB，需要更多内存时可开多个端口。
（3）Memcached是多线程，非阻塞io复用的网络模型，Redis是单线程。
（4）键长最大为250字节。

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三、Memcache的内存管理机制是什么样的？

Memcache将内存分割成各种尺寸的块（chunk），并把尺寸相同的块分成组（chunk的集合）。page是分配给slab的内存空间，默认是1MB，根据slab大小切分成chunk，chunk是用户缓存记录的内存空间，slab class是特定chunk的组。
在存储数据时，Memcache会压缩数据的大小进行存储，一般压缩后的数据为原数据大小的30%左右，从而节省了70%的传输性能消耗。如果存储的数是小于100字节的键值对，那么压缩后可能带来膨胀，但Memcache都是按照固定大小分块存储的，最小也有88B，所以小数据带来的压缩膨胀也并不会有什么影响。
具体流程如下图所示。

 

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自己整理了一篇“如何解决Memcache的缓存雪崩现象？”的文章，关注公众号：“琉忆编程库”，回复：“me”，我发给你。

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四、Memcache和Memcached有什么区别？

其实 memcache 和 memcached 说的是 PHP 的扩展。
Memcache是一个自由和开放源代码、高性能、分配的内存对象缓存系统。用于加速动态web应用程序，减轻数据库负载。它可以应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间，然后建立一个Hash表，Memcached自管理这些Hash表。
Memcache是该系统的项目名称，Memcached是该系统的主程序文件（字母d可以理解为daemon），以守护程序方式运行于一个或多个服务器中，随时接受客户端的连接操作，使用共享内存存取数据。
Memcached处理的原子是每一个（key，value）对（以下简称kv对），key会通过一个hash算法转化成hash-key，便于查找、对比以及做到尽可能的散列。同时，memcached用的是一个二级散列，通过一张大hash表来维护。
Memcached有两个核心组件组成：服务端（Server）和客户端（Client），在一个memcached的查询中，Client先通 过计算key的hash值来确定kv对所处在的Server位置。当Server确定后，客户端就会发送一个查询请求给对应的Server，让它来查找确 切的数据。因为这之间没有交互以及多播协议，所以 memcached交互带给网络的

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五、如何操作Memcache？

Memcached的操作命令可以分为存储命令、查找命令、统计命令等三大类。
第一类，Memcached的存储命令：

 

 

第二类，Memcached的查找命令：

 

 

第三类，Memcached的统计命令：

 

 

使用示例代码参考：

<?php
    $m = new Memcached(); 
    $m->addServer("127.0.0.1",11211); //连接Memcache服务器
    $m->set("mkey","123",600);//设置一个键名为mkey，值为123，600s过期，0为永久有效
    echo $m->get("mkey");//输出123,get可以获取键名为mkey的值
    $m->delete("mkey");//删除键名为mkey的值
?>

具体全部的使用方法不在此一一罗列，可根据上面的方法表和参考示例进行模仿使用。

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六、如何使用Memcache做Session共享？

默认状态下，PHP使用文件方式做Session存储，磁盘的I/O性能肯定没有内存中存取快，因此改用memcache来存储Session在读写速度上会快很多，而且在多台服务器集群时，使用memcahced能够有效地解决Session共享的问题。
我们配置好memcached服务器后，修改php.ini配置文件的代码：

session.save_handler = memcache
session.save_path = “tcp://127.0.0.1:11211”

也可以使用在网站目录下放置Apache的.htaccess文件：

php_value session.save_handler “memcache”
php_value session.save_path “tcp://127.0.0.1:11211”

执行PHP脚本时写入以下两行：

ini_set(“session.save_handler”,”memcache”);
ini_set(“session.save_path”,”tcp://127.0.0.1:11211”);

可以在使用多个memcached服务器时用都好隔开，还可以额外带参数：persistent、weight、timeout、retry_interval等。例如：

$session_save_path = “tcp://<memcache_server1>:11211?persistent=1&weight=1&timeout=1&retry_interval=15,udp://<memcache_server2>:11211”;

如果想使用udp支持，需要确保你的memcached服务器启用，也确保Web服务器连接到memcache服务器端口正常。重新启动Apache后，将开始使用的memcache存储PHP的Session。
测试案例：

<?php
    Session_start();
    $_SESSION[‘test’] = time();
    echo $_SESSION[‘test’].”<br>”;
    echo session_id();
?>

测试memcache是否已存储成功，通过sessionid去取对应的数据：

$m = memcache_connect(‘localhost’,11211);
echo $m->get(“13765595df9dsa8f9dsa8fa9sf8saf865”);

得到结果：

17559898989

如果使用memcached作为Session存储，要确保memcached的服务正常工作，否则Session相关功能将不起作用，这样PHP的处理就多了一层外面的依赖。因为memcached是使用内存的，这样当用户量比较大时，就可能由于内存方面原因导致Session时长上的问题，Session的实际失效时长达不到设定的失效时长（由memcached在内存不够时的处理机制决定）。

Memcache可扩展考察的内容有很多，由于整理的篇幅内容很多，在此只是罗列了普遍遇到的Memcache相关的知识考点。额外的考点还有：
（1）Memcache的工作流程是什么样的？
（2）Memcache如何实现分布式？
（3）Memcache的分布式算法有哪些？
（4）使用Memcache有哪些技术限制？
（5）Memcache和Redis有什么相同和区别的地方？

更多相关面试知识点可以阅读《PHP程序员面试笔试宝典》。

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预告：PHP面试常考内容之Memcache和Redis（2）将于本周三（2019.2-20）更新。
以上内容摘自《PHP程序员面试笔试宝典》书籍，该书已在天猫、京东、当当等电商平台销售。

 

 

更多PHP相关的面试知识、考题可以关注公众号获取：琉忆编程库

 

 

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