memcached简介(转)

 背景

    memcached是一个高性能、分布式的内存对象缓存系统。
    memcached普遍应用在大负载高并发的网站上，是一种很是成熟的产品（称为一项技术也何尝不可）。像facebook，youtube,yahoo,sina，sohu，netease，豆瓣等网站均或多或少使用了该项产品。memcached在以用户为中心的网站上，表现尤为突出，例如sns,blog等web2.0应用的站点。这些站点通常来说，特别注重用户体验，用户对服务器的响应速度要求很高，用户数据相对比较复杂、关连度比较高，须要常常对数据库进行更新和检索。
    memcache是danga.com几个开源项目中的一个，最初是专门为livejournal.com站点而开发的，当时这个站点日pv达到了千万级，在使用过程当中出现了不少的与负载和响应速度相关的问题，因而开发了这个项目，旨在改善网站当时的困境。memcache能够应对任意多个链接，使用非阻塞的网络IO。它的使用很是简单和方便，最经常使用的功能不超过5个方法。

memcache官方网站： [url]http://www.danga.com/memcached[/url]。

 

特色

    一、高性能
     不管哪种数据库dbms(mysql,oracle,mssql,db2,Postgres等等)，再怎么优化，最终也避不开与慢速的存储介质（硬盘、磁带）进行数据交换，但每每一旦涉及到了存储介质的io操做，存取性能就会急剧降低。memcached，顾名思义，它的所有操做自始至终都是在内存中进行的，因此存取数据的效率很是高。
     固然，一般状况下，大型网站对于数据库的操做都会作优化。一般的手段有两种：
     a、读写数据分离，采用主/辅库的方式，来分散数据库的压力，提升查询速度。
     b、按照业务特色横向或者纵向分割数据库。简单来说，就是大库变小库，大表变小表，来提升数据库访问的效率。通常来说，一个数据库具备不少表或者一张表有N多的记录，都会明显的下降数据库的服务能力，好比mysql数据库单表记录达到2000万条左右（笔者之前的工做经验），性能会降低到几乎没法忍受。关于数据库的设计和优化，咱们之后能够单独作一个专题，这里不作太多的研究。
     数据库会在如下状况下会出现访问瓶颈：
     a、事务操做
     企业级的数据库（好比mysql的innodb模式）都支持事务操做。因为事务具备原子性，事务中涉及的数据表在运行过程当中将会加锁。在这种状况下，访问这些表的数据会出现延迟。
     b、数据更新
     数据库中任何的表在数据更新过程当中，一样会被加锁。在这种状况下，也会出现上面一样的结果。
     memcached的操做基本上就不会存在以上状况（实际上也有加锁的状况，在后面再详细探讨），因此它的性能很是高。官方网站上对它的正式评价是very fast。事实上也是如此，相关的实验室测试对比结果，你们能够到网上搜索一下，比比皆是。

 

    二、分布式

    所谓分布式系统比较专业的解释是：
    一种计算机硬件的配置方式和相应的功能配置方式。它是一种多处理器的计算机系统，各处理器经过互连网络构成统一的系统。系统采用分布式计算结构，即把原来系统内中央处理器处理的任务分散给相应的处理器，实现不一样功能的各个处理器相互协调，共享系统的外设与软件。这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构。

memcache的分布式特性主要表如今两个方面：

a.memcache客户端mc和服务器端ms能够单独安装在任何独立server上。
  固然部署在同一台server上也没问题，甚至于一台机器上能够部署n个memcached。
b.memcache服务器端ms能够安装在任意数量的server上，提供并行存储和计算的能力。
  这是分布式特性的本质体现。ms能够造成任意多台server组成的集群，为mc提供服务。

用途

    一、提升系统的并发能力
    二、减轻数据库的负担
    这两种用途其实很是容易理解。因为memcached高性能，因此能够同时服务于更多的链接，大大提升了系统的并发处理的能力。另外，memcached一般部署在业务逻辑层（前台应用）和存储层（主指数据库）之间，做为数据库和前台应用的数据缓冲，所以能够快速的响应前端的请求，减小对数据库的访问。
    如下是一个memcached部署的逻辑示意图，其中mc是指memcached client,ms是指memcached server：

 

 

 

工做机制

    Memcached 是以守护程序方式运行于一个或多个服务器中，随时接受客户端的链接操做，客户端能够由各类语言编写，目前已知的客户端 API 包括 Perl/PHP/Python/Ruby/Java/C#/C 等等。客户端首先与 Memcached 服务创建链接，而后存取对象。每一个被存取的对象都有一个惟一的标识符 key，存取操做均经过这个 key 进行，保存的时候还能够设置有效期。保存在 Memcached 中的对象其实是放置在内存中的，而不是在硬盘上。Memcached 进程运行以后，会预申请一块较大的内存空间，本身进行管理，用完以后再申请一块，而不是每次须要的时候去向操做系统申请。Memcached将对象保存在一个巨大的Hash表中，它还使用NewHash算法来管理Hash表，从而得到进一步的性能提高。因此当分配给Memcached的内存足够大的时候， Memcached的时间消耗基本上只是网络Socket链接了。 
    Memcached按照LRU方式调度数据。LRU是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用页面置换算法，是为虚拟页式存储管理服务的。LRU算法在实际的工做环境中会与操做系统相关，好比32位的操做系统，最大的寻址空间是4G,若是当前内存的使用超过了这个限度，将被调出内存，内存中总维持最新最经常使用的数据。64位操做系统大大扩展了内存的寻址能力，因此如今很memcached服务都是运行在64位系统上。

 

转自 http://wangzebin.blog.51cto.com/653300/128235