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[数据库]【转】Key/Value之王Memcached初探:一、掀起Memcached的盖头来


一、Memcached是何方神圣?

Memcached

  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?

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
  • 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);

memcachedcluster  

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

 转自:http://www.cnblogs.com/edisonchou/p/3855517.html