lnmp架构（三）——静态缓存之给php添加memcache（nginx+php+mysql+memcache）---MemCache对php页面的缓存加速优化

一、什么是MemCache

• memcache是一套分布式的高速缓存系统，目前被许多网站使用以提升网站的访问速度，尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著 ，这是一套开放源代码软件，以BSD license授权发布。

• 通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而提高了网站访问的速度，MemCaChe是一个存储键值对的HashMap，在内存中对任意的数据（比如字符串、对象等）所使用的key-value存储，数据可以来自数据库调用、API调用，或者页面渲染的结果。MemCache设计理念就是小而强大，它简单的设计促进了快速部署、易于开发并解决面对大规模的数据缓存的许多难题，而所开放的API使得MemCache能用于Java、C/C++/C#、Perl、Python、PHP、Ruby等大部分流行的程序语言。

Memcache和memcached的区别：
Memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名。

MemCache访问模型

MemCache虽然被称为"分布式缓存"，但是MemCache本身完全不具备分布式的功能,MemCache集群之间不会相互通信. 与之形成对比的，比如JBoss Cache，某台服务器有缓存数据更新时，会通知集群中其他机器更新缓存或清除缓存数据.所谓的"分布式"，完全依赖于客户端程序的实现，就像上面这张图的流程一样

从上图，我们理出MemCache一次写缓存的流程：

1. 应用程序输入需要写缓存的数据

2. API将Key输入路由算法模块，路由算法根据Key和MemCache集群服务器列表得到一台服务器编号

3. 由服务器编号得到MemCache及其的ip地址和端口号

4. API调用通信模块和指定编号的服务器通信，将数据写入该服务器，完成一次分布式缓存的写操作、读缓存和写缓存一样，只要使用相同的路由算法和服务器列表，只要应用程序查询的是相同的Key，MemCache客户端总是访问相同的客户端去读取数据，只要服务器中还缓存着该数据，就能保证缓存命中

这种MemCache集群的方式也是从 分区容错性 的方面考虑的，假如Node2宕机了，那么Node2上面存储的数据都不可用了，此时由于集群中Node0和Node1还存在，下一次请求Node2中存储的Key值的时候，肯定是没有命中的，这时先从数据库中拿到要缓存的数据，然后路由算法模块根据Key值在Node0和Node1中选取一个节点，把对应的数据放进去，这样下一次就又可以走缓存了，这种集群的做法很好，但是缺点是成本比较大。

二、MemCache的工作流程

1. 客户端把请求先发送给代理服务器（一般是nginx）
2. 先检查客户端的请求数据是否在memcached（MemCached是MemCache服务器端可以执行文件的名称）中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作
3. 如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现）
4. 每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保证一致性
5. 当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently
   Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据

三、Memcache特性和限制

• 在 Memcached中可以保存的item数据量是没有限制的，只要内存足够 。
• memcached是一种无阻塞的socket通信方式服务，基于libevent库，由于无阻塞通信，对内存读写速度非常之快
• memcached分服务器端和客户端，可以配置多个服务器端和客户端，应用于分布式的服务非常广泛

四、为什么要使用Memcache ?

主要用于动态Web应用以减轻数据库的负载。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,从而提高了网站访问的速度

memcache使用场景：

• 访问频繁的字典数据
• 大量的hot数据
• 页面缓存
• 频繁的查询条件和结果
• 临时处理的数据

五、MemCache对php页面的缓存加速优化

实验思想：

osi七层模型每一层都可以加上属于自己的缓存，现在我们给lnmp中的php和nginx可以加上缓存，最后将mysql加上缓存，服务器一般不会把数据直接存储在自己上面，存储有专门的地方，交叉存储可以保证正常运行，数据共享，都会存储一份，本地存储+交叉存储。当服务器和自己的存储设备都坏了，也可以在其他服务器的存储器上找到自己的数据，可以保证客户正常访问。

实验环境

主机（版本：ip）	功用
虚拟机server1（rhel7.3：172.25.16.1）	lnmp环境主机
真机（rhel7.3：172.25.16.250）	测试机

以下配置过程，是在lnmp环境搭建成功的基础上。

step1 解压memcache源码包：

tar zxf memcache-4.0.5.2.tgz 

step2 将php编译完成的二进制命令加入环境变量中：

cd memcache-4.0.5.2
phpize
vim ~/.bash_profile 
写入：
11 PATH=$PATH:$HOME/bin:/usr/local/lnmp/mysql/bin:/usr/local/lnmp/php/bin

source ~/.bash_profile 
phpize
yum install autoconf -y	#安装需要的软件
phpize

• memcache目录中本来没有configure文件，所以没法编译，执行phpize，生成configure文件后就可以编译了。
  phpize是用来扩展php扩展模块的，通过phpize可以建立php的外挂模块，比如你想在原来编译好的php中加入memcached或者ImageMagick等扩展模块，可以使用phpize。
  phpize工具是在php安装目录下，基于这点phpize对应了当时的php环境，所以是要根据该php的配置情况生成对应的configure文件，建立一个configure文件。必须在一个目录下去运行phpize，那么phpize就知道你的的环境是哪个目录，并且configure文件建立在该目录下。

step3 编译安装memcache源码包：

./configure --with-php-config=/usr/local/lnmp/php/bin/php-config
make && make install	#安装完成后最后一行会有一个路径，复制下来

step4 在php的配置文件中添加memcache模块：

cd /usr/local/lnmp/php/etc/
ls
vim php.ini 
写入：
 759 extension_dir = "/usr/local/lnmp/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20190902/"

 913 extension=memcache.so

/etc/init.d/php-fpm reload	#重新加载php
php -m | grep memcache	#过滤memcache模块，发现已经有了这个模块
php -m | grep mysql		#同时支持mysql

step5 安装memcache工具并启动memcache：

yum install memcached -y
cat /etc/sysconfig/memcached 
systemctl start memcached

step6 安装telnet：telnet测试：

telnet
yum install telnet -y
telnet
telnet localhost 11211

step7 拷贝php页面到nginx默认发布目录/usr/local/lnmp/nginx/html/，并修改memcache.php内容,设置memcached的密码：

cd memcache-4.0.5.2
cp memcache.php example.php /usr/local/lnmp/nginx/html/
cd /usr/local/lnmp/nginx/html/
ls
vim memcache.php 
修改：
 22 define('ADMIN_USERNAME','memcache');    // Admin Username
 23 define('ADMIN_PASSWORD','westos');      // Admin Password

 28 $MEMCACHE_SERVERS[] = '172.25.254.1:11211'; // add more as an array
 29 #$MEMCACHE_SERVERS[] = 'mymemcache-server2:11211'; // add more as an array
##只留一个主机，memcache没有转发或负载均衡机制，只能一个一个添加（因为本实验只有一个主机，其实可以添加多个）

step8 测试：

访问172.25.254.1:/memcache.php	#该页面显示了访问命中率
（先不要关闭该页面）

压力测试：加速页面example.php和没加速index.php的对比（错误率对比，相应时间对比）

ab -c 10 -n 5000 http://172.25.254.1/index.php    #10个并发，5000个请求
	#很慢，因为没有缓存,而且failed比较多 
ab -c 10 -n 5000 http://172.25.254.1/example.php

刷新刚才的页面，发现命中率达到100%

1. 其实这两个php文件(index.php、example.php)都相当于放在nginx代理服务器下web资源
2. 客户访问的时候先去问nginx代理服务器
3. 如果请求的是静态资源，nginx会直接将静态缓存的资源返回给客户
4. 如果请求的是动态资源，nginx会通过php去找fsatcgi去加载数据库，再把资源给客户端

客户通过php访问后端资源慢，客户通过php的memcache缓存直接访问缓存在内存中的数据很快
类似于在php服务上面加了memcache服务，就可以缓存数据，使的数据的访问更快（也可以说是备份）memcache.php只是一个管理员的页面而已