补：nginx负载均衡之后设置缓存

原本这篇早该奉上了，但是一直忙于找工作，就没有时间，不过好歹现在不用考虑这个问题了，正好看到一篇写得不错，暂时补上：

1. 为什么需要缓存

　　缓存的最根本的目的是为了提高网站性能，减轻频繁访问数据，而给数据库带来的压力。合理的缓存，还会减轻程序运算时，对CPU带来的压力。在计算机现代结构中，操作内存中的数据比操作存放在硬盘上的数据是要快N个数量级的，操作简单的文本结构的数据，比操作数据库中的数据快N个数量级 。
　　例如：每次用户访问网站，都必须从数据库读取网站的标题，每读一次需要15毫秒的时间，如果有100个用户（先不考虑同一时间访问），每小时访问10次，那么就需要读取数据库1000次，需要时间15000毫秒。如果把页面直接变成页面缓存，则每次访问就不需要去数据库读取，大大提升了网站性能。
　

2.缓存服务的工作原理

        缓存的工作原理可以很清楚的从上图中看出来。通过缓存，我们就可以减少大量的重复读取过程，从而节省我们的资源，提升网站的性能。
　　缓存数据分为两部分（索引，数据）：
　　1、存储数据的索引，存放在内存中;
　　2、存储缓存数据，存放在磁盘空间中；

3. nginx缓存模块

　　Nginx实现缓存是通过代理缓存pxory_cache， 这也是ngx_http_proxy_module模块提供的功能， 这里配置选项较多， 常用的选项有： proxy_cache_path、 proxy_cache和proxy_cache_valid。

3.1 proxy_cache_path

　　proxy_cache_path定义一个完整的缓存空间，指定缓存数据的磁盘路径、索引存放的内存空间以及一些其他参数，如缓存删除策略。
　　注意：该选项只能定义在http块上下文中。
　　如：

    proxy_cache_path /data/cache levels=1:2 keys_zone=web:10m max_size=1G inactive=10;　　　//缓存数据存储在/data/cache目录中

　　下面我们来看看具体的选项：

levels：配置在该目录下再分两层目录，一层1个随机字符作为名称，二层2个随机字符作为名称，levels最多三层，每层最多两个字符，这是为了加快访问文件的速度；最后使用代理url的哈希值作为关键字与文件名，一个缓存数据如下： /data/nginx/cache/c/29/b7f54b2df7773722d382f4809d65029c;
keys_zone：用来为这个缓存区起名，并设置大小。上面的例子就是指定名称为web，这个名称后面proxy_cache需要引用；而10m就是内存空间的大小；
max_size：指定最大缓存数据磁盘空间的大小；
inactive：在inactive指定的时间内，未被访问的缓存数据将从缓存中删除。

3.2 proxy_cache

　　proxy_cache用来引用上面proxy_cache_path定义的缓存空间， 现时打开缓存功能， 如下：

　　proxy_cache web；             //引用上面定义上的缓存空间， 同一缓存空间可以在几个地方使用

3.3 proxy_cache_valid

　　proxy_cache_valid设置不同响应代码的缓存时间， 如：

    proxy_cache_valid 200 302 10m;
    proxy_cache_valid 404 1m;

4. 配置nginx缓存实例

　　先配置proxy_cache_path，再配置proxy_cache引用、打开缓存空间，接着配置两个proxy_cache_valid；为方便调试测试，我们可以通过add_header给请求响应增加一个头部信息，表示从服务器上返回的cache状态怎么样（有没有命中），主要配置如下：
　　定义一个完整的缓存空间；缓存数据存储在/data/cache目录中；配置在该目录下再分两层目录；名称为web(proxy_cache引用)；10m内存空间大小；最大缓存数据磁盘空间的大小；10分钟未被访问的缓存数据将从缓存中删除

http {

    proxy_cache_path /data/cache levels=1:2 keys_zone=web:10m max_size=1G inactive=10m;

    server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        #charset koi8-r;
        #access_log logs/host.access.log main;
        add_header linuxidc-Cache "$upstream_cache_status form $server_addr";　　　　//给请求响应增加一个头部信息，表示从服务器上返回的cache状态怎么样（有没有命中）
        location / {
            proxy_pass http://webserver;　　　　//引用上面定义的upstream负载均衡组
            proxy_cache web;　　　　//引用上面定义上的缓存空间，同一缓存空间可以在几个地方使用
            proxy_cache_valid 200 302 10m;
            proxy_cache_valid 404 1m;　　　　//对代码200和302的响应设置10分钟的缓存，对代码404的响应设置为1分钟;
        }
    }
}

五、memcached

5.1 memcached是什么

　　Memcached是一个自由开源的，高性能，分布式内存对象缓存系统。它是一种基于内存的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。本质上，它是一个简洁的key-value存储系统。
　　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。

5.2 安装配置memcached

5.2.1 安装

　　直接使用yum安装即可。

    yum install memcached -y

5.2.2 配置文件

　　memcached的配置文件与我们常见服务的配置文件不同，他的配置文件非常简单，配置文件为/etc/sysconfig/memcached。我们来看一下里面的东西：

PORT="11211" #端口
USER="memcached" #启动用户
MAXCONN="1024" #最大连接
CACHESIZE="64" #缓存空间大小

　　配置文件里只有常用的一些设置，我们可以直接通过修改文件来更改配置，也可以等到我们启动服务的时候添加下面的选项来更改配置：

-d 指定memcached进程作为一个守护进程启动
-m <num> 指定分配给memcached使用的内存，单位是MB，默认为64；
-u <username> 运行memcached的用户
-l <ip_addr> 监听的服务器IP地址，如果有多个地址的话，使用逗号分隔，格式可以为“IP地址:端口号”，例如：-l 指定192.168.0.184:19830,192.168.0.195:13542；端口号也可以通过-p选项指定
-p <num> Listen on TCP port , the default is port 11211.
-c <num>设置最大运行的并发连接数，默认是1024
-R <num> 为避免客户端饿死（starvation），对连续达到的客户端请求数设置一个限额，如果超过该设置，会选择另一个连接来处理请求，默认为20
-k 设置锁定所有分页的内存，对于大缓存应用场景，谨慎使用该选项
-P 保存memcached进程的pid文件
-s <file> 指定Memcached用于监听的UNIX socket文件
-a <perms> 设置-s选项指定的UNIX socket文件的权限
-U <num> Listen on UDP port , the default is port 11211, 0 is off.

　　我们来开启服务：

    systemctl start memcached.service

　　如果我们想要连接memcached，需要用到telnet工具，如果没有安装的话，直接yum安装即可。我们来连接一下：

[root@rs01 ~]# telnet 172.17.77.77 11211
Trying 172.17.77.77...
Connected to 172.17.77.77.
Escape character is '^]'.
stats　　　　　　　　//查看状态
STAT pid 15480
STAT uptime 304
STAT time 1510475514
STAT version 1.4.15
STAT libevent 2.0.21-stable　　
STAT pointer_size 64　　　　　　
STAT rusage_user 0.027883
STAT rusage_system 0.074357
STAT curr_connections 10
STAT total_connections 11
STAT connection_structures 11
STAT reserved_fds 20
STAT cmd_get 0
STAT cmd_set 0
STAT cmd_flush 0
STAT cmd_touch 0
STAT get_hits 0                     //总命中次数
STAT get_misses 0                   //总未命中次数
STAT delete_misses 0
STAT delete_hits 0
STAT incr_misses 0
STAT incr_hits 0
STAT decr_misses 0
STAT decr_hits 0
STAT cas_misses 0
STAT cas_hits 0
STAT cas_badval 0
STAT touch_hits 0
STAT touch_misses 0
STAT auth_cmds 0
STAT auth_errors 0
STAT bytes_read 7
STAT bytes_written 0
STAT limit_maxbytes 67108864
STAT accepting_conns 1
STAT listen_disabled_num 0
STAT threads 4
STAT conn_yields 0
STAT hash_power_level 16
STAT hash_bytes 524288
STAT hash_is_expanding 0
STAT bytes 0
STAT curr_items 0
STAT total_items 0
STAT expired_unfetched 0
STAT evicted_unfetched 0
STAT evictions 0
STAT reclaimed 0
END

　　一般我们衡量一个缓存的性能好坏，一方面是看速度，还有就是看它的命中率。如果一个缓存的命中率很低，就没有太多存在的必要。所以，我们的缓存策略也是很重要的。
　　接着，我们就来看看在memcached中去插入数据的命令：
　　命令为set，语法如下：

set key flags exptime bytes [noreply]
value

　　我们来看看各个选项的意思：

key 是通过被存储在Memcached的数据并从memcached获取键(key)的名称。
flags 是32位无符号整数，该项目被检索时用的数据(由用户提供)，并沿数据返回服务器存储。
exptime 以秒为单位的过期时间，0表示没有延迟，如果exptime大于30天，Memcached将使用它作为UNIX时间戳过期。
bytes 是在数据块中，需要被存储的字节数。基本上，这是一个需要存储在memcached的数据的长度。
noreply (可选) 参数告知服务器不发送回复
value 是一个需要存储的数据。数据需要与上述选项执行命令后，将通过新的一行。

　　我们来依照上述语法添加一条进去：

set name 1 1800 4 
keer
STORED          //表明存上了

　　现在我们可以来查看一下：

get name
VALUE name 1 4
keer
END

　　可以看出，我们刚刚添加的内容已经添加上了，我们再来查看一下状态：

stats　　
……
STAT get_hits 1                     //总命中次数
STAT get_misses 0                   //总未命中次数
……

　　发现我们的总命中次数多了一次，就是因为我们刚刚执行了get命令，并且是成功的，我们现在来尝试一下get一个不存在的内容：

get age
END

　　然后再来看一下状态：

stats　　
……
STAT get_hits 1                     //总命中次数
STAT get_misses 1                   //总未命中次数
……

　　因为我们去获取了一个不存在的内容，所以miss数+1。
　　当然，这只是我们做的演示，真正的生产环境是不允许我们这么玩的0.0会被玩坏=。=
　　我们还需要记住的一点是，只要我们的机器断电了，或或者系统重启了，memcached里面的数据就全部没有了。因为我们的memcached是存放在内存中的非关系型数据库，是完全工作在内存中的，所以只要一断电就彻底玩完了╮(╯﹏╰）╭
　　但是我们的nginx数据是存在磁盘中的，只有索引放在内存中，所以即使掉电了，因为磁盘中的数据还在，索引也可以根据数据重新生成。
　　所以，这样就要涉及到一个选择问题了，看你是追求性能，还是追求安全。我们可以根据不同的需求来选择不同的方式存储数据。
　　

5.2.3 memcached测试脚本

　　在我们的生产环境，我们是可以使用程序来调用的。比如我们可以使用php客户端连过来来调用memcached。
　　为了使我们的php连接上memcache的客户端，我们需要安装一个包——php-memcache。我们直接使用yum安装即可：

    yum install php-memcache

　　安装完成后，我们需要重启一下php-fpm服务：

　　systemctl restart php-fpm

　　我们之前在 /data/web/下创建过一个 phpinfo.php文件，我们可以来通过浏览器查看一下：

        可以看出我们的 memcache已经和 php建立了连接。
　　接下来，给大家提供一个简单的 php测试 memcache的小脚本：

vim /data/web/memcached.php
<?php
$mem = new Memcache;
$mem->connect("172.17.77.77", 11211); #连接Memcached，ip是你做实验机器的ip

$version = $mem->getVersion();
echo "Server's version: ".$version."<br/>\n"; #输出Memcached版本信息

$mem->set('linuxidc', 'Hello World', 0, 600); #向Memcached存储数据'Hello World',时间为600s
echo "Store data in the cache (data will expire in 600 seconds)<br/>\n";

$get_result = $mem->get('linuxidc'); #获取testkey的值
echo "$get_result is from memcached server.";
?>

　　然后我们就可以去访问了：

结束语》》推荐一首从小听到大一直感觉不过时的歌： 黄昏