NoSQL之一：Memcached

1、NoSQL简介

       NoSQL并非No SQL（再也不须要SQL），而是指Not Only SQL（不只仅只有SQL）。NoSQL并非用来替代关系型数据库的，而是在某些使用关系型数据库不合适的场景中，可使用NoSQL数据库进行优化，而在系统中主要的、常规的数据仍然使用关系型数据库。
　　经常使用的NoSQL数据库有Memcached、Redis、MongoDB等，其中前二者属于键值对数据库，后者属于文档数据库。它们都有各自的优缺点以及使用场景。

2、Memcached介绍与安装

       Memcached是一个专门用来作缓存的数据库，缓存的数据都是在内存当中，当数据库重启以后，数据也就都丢失了。其至关于一个Dictionary键值对集合，根据Key值取Value值。

　　一、Memcached安装

      　　 从网上下载Memcached-win64-1.4.4-14.zip安装包。解压后，经过管理员权限执行以下命令，可将其安装成服务：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -d install

 　　二、Memcached可视化工具

　　　　TreeNMS是一款Redis、Memcached可视化客户端工具，实现基于Web方式对Redis、Memcached数据库进行管理、维护。可经过以下连接http://www.treesoft.cn/dms.html进行下载。

　　　　下图即该工具的使用界面：

 3、在.Net Core中的使用

　　一、组件包的安装与使用

　　　　在.Net Core项目中调用Memcached数据库的资源，可使用EnyimMemcachedCore客户端组件包。

　　　　经过该组件向Memcached数据库存入数据有三种模式，分别以下：

　　　　　　1）Set：存在则覆盖，不存在则新增；

　　　　　　2）Replace：若是存在则覆盖，而且返回true；若是不存在则不处理，而且返回false；

　　　　　　3）Add：若是不存在则新增，而且返回true；若是存在则不处理，而且返回false；

　　　　故，根据以上可知，若是没有特殊要求通常用Set便可。

　　　　注意：Memcached数据库中的key的长度最高为250个字符，value的值最大为1M。

　　二、案例演示

　　　　为了演示方便，建立了一个基于.Net Core3.1版本的WPF项目，界面以下：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 　　　　1）存储数据、读取数据 

public partial class MainWindow : Window { 　　private readonly MemcachedClient _memcachedClient; 　　private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory(); 　　public MainWindow() 　　{ 　　　　InitializeComponent(); 　　　　var options = new MemcachedClientOptions(); 　　　　options.AddServer("127.0.0.1", 11211); 　　　　_memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options)); 　　} } private void btnStorage_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "supersnow", "yao"); 　　MessageBox.Show($"保存成功？{result}"); } private void btnRead_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = _memcachedClient.Get("supersnow"); 　　MessageBox.Show($"读取结果：{result}"); }  

  

 　　　　2）存储类数据、读取类数据

private async void btnStorage_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var person = new Person 　　{ 　　　　Name = "SuperSnow", 　　　　Age = 25 　　}; 　　var result = await _memcachedClient.StoreAsync(StoreMode.Set, "person_key", person, TimeSpan.FromSeconds(3600)); 　　MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); }
 private async void btnRead_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { 　　var result = await _memcachedClient.GetAsync<Person>("person_key"); 　　if (result.Value == null) 　　　　MessageBox.Show("数据已经失效"); 　　else 　　　　MessageBox.Show($"读取Person结果：{result.Value.Name}:{result.Value.Age}"); } public class Person { 　　public string Name { get; set; } 　　public int Age { get; set; } }  

  

 　　　　3）读取数据异常

　　　　对于读取数据失败时，返回结果为false。可是，此时并不知道失败的缘由是什么，能够经过以下方法获取失败缘由：

 private void btnRead_Exception_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.ExecuteRemove("abc"); MessageBox.Show($"结果：{result.Success}，Message：{result.Message}，Exception：{result.Exception}，StatusCode：{result.StatusCode}，InnerResult：{result.InnerResult.Message}"); } 

  

 　　　　4）Memcached Cas操做

　　　　Cas操做相似于关系型数据库中的“乐观锁”，查询的时候会顺带查出一个Cas值，在写入的时候会带着这个Cas值，若是发现Cas值改变了，则说明已经有其余操做提早修改了相应的值。本质上来讲Cas就是用来解决并发问题，经过读取一个值，而后作一些处理或判断，而后再写回到数据库中，这种操做有可能产生并发问题。

private CasResult<Person> casResult; private void btnA_Read_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { casResult = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key"); if (casResult.Result != null) MessageBox.Show($"读取Person结果：{casResult.Result.Name}:{casResult.Result.Age}"); else MessageBox.Show("没有结果"); } private void btnB_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key"); if (result.Result.Age >= 25) result.Result.Age++; var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", result.Result, result.Cas); if (tag.Result) MessageBox.Show("修改为功"); else MessageBox.Show("修改失败"); } private void btnA_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { if (casResult.Result.Age >= 25) casResult.Result.Age++; else casResult.Result.Age++; var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", casResult.Result, casResult.Cas); if (tag.Result) MessageBox.Show("修改为功"); else MessageBox.Show("修改失败"); }

 

 　　　　5）Memcached集群

　　　　Memcached重启以后，在短期内大量的请求会涌入数据库，给数据库形成巨大压力，解决此类问题的方法就是使用集群，即便用多Memcached服务器提供服务。

　　　　除此以外，Memcached还有可能面临“雪崩”问题，若是全部缓存设置过时时间是同样的，或者失效时间在一个短距离的范围内。那么每隔一段时间就会形成一次数据库访问的高峰。此类问题的解决方法就是将不一样缓存的缓存失效时间设置成不同，如对失效时间加上随机数。

　　　　Memcached集群的节点之间不用进行通信和数据同步，只须要在多个服务器上启动多个Memcached数据库便可。客户端决定了将数据写入不一样的Memcached实例，不用作主从复制操做。

　　　　节点定位算法有不少种，最经常使用的就是Ketama算法，该算法根据Key算出一个hash值，而后根据hash值再得出服务器。以下例所示：

private readonly MemcachedClient _memcachedClient; private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory(); public MainWindow() { InitializeComponent(); var options = new MemcachedClientOptions(); options.AddServer("127.0.0.1", 11211); options.AddServer("127.0.0.1", 11212); options.NodeLocatorFactory = new DefaultNodeLocatorFactory(11211); _memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options)); } private void btnA_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var person = new Person { Name = "张三", Age = 25 }; var result =  _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "1", person); MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); } private void btnA_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.Get<Person>("1"); if (result == null) MessageBox.Show("数据已经失效"); else MessageBox.Show($"读取Person结果：{result.Name}:{result.Age}"); } private void btnB_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var person = new Person { Name = "李四", Age = 23 }; var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "2", person); MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}"); } private void btnB_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { var result = _memcachedClient.Get<Person>("2"); if (result == null) MessageBox.Show("数据已经失效"); else MessageBox.Show($"读取Person结果：{result.Name}:{result.Age}"); } 

 

　　　　 经过以下命令分别启动两个Memcached实例：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11212 G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11211

　　　　在TreeNMS系统中配置两个数据库链接：

　　　　因为Key=1和Key=2的hash值不一样，因此缓存数据分别存在于两个Memcached实例中，以下图所示：