Memcached概述、基本操作指令以及部署

一：memcached的概述

1.1：memcached的定义

• memcache是一套分布式的高速缓存系统，由LiveJournal的Bard Fitzpartrick开发，但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。memcache是一套开放源代码软件，以BSD license授权发布的

• 以下是memcache官网（http://memcached.org/）

1.2：memcached的工作流程

• 工作流程：
  • 先检查客户端的请求数据是否在memcached中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作，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memcached中（memcache客户端不负责，需要程序明确实现）；
  • 每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保持一致性；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，失效策略首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据

1.3：memcached的特点

• memcached本质上是一个内存key-value缓存，它通过减轻数据库负载加速动态web应用。

• memcached不支持数据的持久化，服务器关闭之后数据全部丢失。

• memcached协议简单，使用的是基于文本行的协议。

• memcached是多线程工作，redis是单线程工作，各个memcached服务器之间互不通信，各自独立存取数据，不共享任何信息

• memcached服务器不具有分布式功能，分布式部署取决于memcache客户端

• memcached用lazy expiration（懒淘汰）实现key过期

• memcached通过提前分配内存保证运行性能，很少出现内存碎片

• memcached使用非阻塞IO服用网络模型，目的是提高数据吞吐量

• memecached使用listen/work的多线程模型，优点是能够充分利用多核，但是会带来一些锁冲突

• 对于memcached为什么不支持持久化，不支持复杂数据结构的解析？

  • 业务决定技术方案，memcached以“以服务的方式，而不是库的方式管理KV内存”，为设计目标，它与其他缓存数据库不一样的是KV内存管理组件库，持久化和复杂数据结构并不是它的初衷

1.4：memcached的使用场景

• 数据查询缓存：将数据库的数据加载到memcached，提供程序的访问速度

• 计数器的场景：通过incr/decr命令实现评论数量、点击数统计、操作次数等场景

• 乐观锁实现：例如计划任务多实例部署的场景，通过CAS实现不重复执行

• 防重复处理命令:CAS命令

• 集群和分布式的区别：集群可以在单机或者多台机子上部署多个相同配置的服务；分布式在多台机子上部署多个不同服务

1.5：在分布式/群集redis/memcached/kafka/hadoop/mycat中使用到的一致性Hash算法

• 在集群增加或者减少机器的时候，如果用hash算法就会出现大面积缓存不足的情况，造成数据库服务器崩溃，所以此时出现了一致性hash算法。将数据存放在hash取模之后的一个节点，但是一致性hash算法无法解决负载均衡的问题，因为数据本身就是不均衡的。所以加强版本是增加虚拟节点，原因是虚拟节点越多，则数据尽可能均匀。但是虚拟节点是需要维护的，数量也有上限（2^32)。一致性hash算法是无法完全达到均匀数据的。

二：部署memcached

2.1：实验环境

• 两台centos 7.6

  • memcached服务器：20.0.0.51，安装服务：libevent-2.1.8-stable.tar.gz

    memcached-1.5.6.tar.gz

  • lamp服务器：20.0.0.52，安装服务：memcached-1.5.6.tar.gz

    httpd-2.4.29.tar.bz2

    apr-1.6.2.tar.gz

    apr-util-1.6.0.tar.gz

    mysql-5.6.26.tar.gz

    php-5.6.11.tar.bz2

2.2：实验原理图

• memcached服务器提供缓存数据库，在LAMP架构主机上安装memcache，memcache提供API接口，在LAMP上的php上调用这个接口，把数据缓存在memcached

2.3：配置memcached服务器

• 修改主机名

hostnamectl set-hostname memcached

• 安装事件通知库，libevent（可在memcached官网上下载）

'解压数据包'
tar xzvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz -C /opt
cd /opt/libevent-2.1.8
'安装环境源'
yum install -y gcc gcc-c++ make 
'编译、安装libevent'
./configure --prefix=/usr/local/libevent
make && make install

由于memcached安装依赖于libevent，所以必须先安装libevent

• 安装memcahed

'解压软件包' 
tar xzvf memcached-1.5.6.tar.gz -C /opt
'手工编译安装'
cd /opt/memcached-1.5.6/
./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr/local/libevent
make && make install

'优化memcached的执行文件'
ln -s /usr/local/memcached/bin/* /usr/local/bin

'开启memcached服务'
memcached -d -m 32m -p 11211 -u root
'-d守护进程；-m指定缓存大小；-p指定端口；-u指定用户'

'验证进程是否开启'
netstat -natp | grep 11211
[root@memcahced ~]# netstat -ntap |grep memc
tcp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      20076/memcached     
tcp6       0      0 :::11211                :::*                    LISTEN      20076/memcached     

'关闭防火墙和SElinux功能'
systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

'使用telnet连接memcached数据库'
'查看是否存在telnet功能,安装Telnet'
rpm -q telnet
yum install telnet -y

'连接数据库'
[root@memcahced ~]# telnet 192.168.43.101 11211
Trying 192.168.43.101...
Connected to 192.168.43.101.
Escape character is '^]'.

• memcached缓存数据库的命令操作

分组	命令	描述
存储命令	set	用于将value存储在指定的key中。key已经存在，则更新该key所对应的原来的数据
	add	用于将value存储在指定的key中，存在则不更新
	replace	替换已存在的key的value，不存在，则替换失败
	append	命令用于向已经存在key的value后面追加数据
	prepend	向已存在的key的value前面追加数据
	cas	比较和替换，对比后，没有被其他用户修改的情况下才能写入
检索命令	get	获取存储在key中的value，不存在，则返回空
	gets	获取带有CAS令牌存的value，若key不存在，则返回为空
删除	delete	删除已存在的key
计算	incr/decr	对已经存在的key的数据值进行自增或自减操作
统计	stats	返回统计信息例如PID、版本号、连接数等
	stats items	显示各个slab中item的数目和存储时长（最后一次访问距离现在的秒数）
	stats sizes	显示所有item的大小和个数
	stats slabs	显示各个slab的信息，包括chunk的大小、数目、使用情况等
清除	flush_all	清除所有内容

2.4：配置LAMP和memcache

• 修改主机名

hostnamectl set-hostname lamp

• 配置LAMP架构（手工编译），具体配置可以看我之前的博客

链接: https://blog.csdn.net/m0_47219942/article/details/107779877.

• 配置memcache

yum install autoconf -y
'解压memcache软件包'
[root@localhost ~]# tar xf memcache-2.2.7.tgz -C /opt/
手工编译安装
[root@localhost ~]# cd /opt/memcache-2.2.7/
[root@localhost memcache-2.2.7]# /usr/local/php5/bin/phpize
'配置，开启memeche，增加PHP模块'
[root@localhost memcache-2.2.7]# ./configure --enable-memcache --with-php-config=/usr/local/php5/bin/php-config
[root@localhost memcache-2.2.7]# vim /usr/local/php5/php.ini
'添加'
extension_dir = "/usr/local/php5/lib/php/extensions/no-debug-zts-20131226/"
extension = memcache.so			'指向memcache模块'
[root@localhost memcache-2.2.7]# cd /usr/local/httpd/htdocs/
'编辑php测试页面'
[root@localhost htdocs]# vim index.php 
<?php
$memcache = new Memcache();
$memcache->connect('20.0.0.52',11211);
$memcache->set('key','Memcache test Successfull!',0,60);
$result = $memcache->get('key');
unset($memcache);
echo $result;
?>
[root@localhost htdocs]# service httpd restart

2.5：验证配置

• 出现如下画面则，说明部署成功