Memcached基础以及centos上环境搭建

淡淡的烟草味﹌ 2022-03-09 13:26 251阅读 0赞

**Memcached基本的工作原理**

Memcached是以守候程序的方式运行于一个或者多个服务器中，随时等待客户端的链接请求，通过启动Memcached服务端，配置相应的监听IP、端口等参数，客户端可通过指定的服务器IP 将数据以key-value的方式存储到Memcached实例中。

如下图所示，有N个Memcached实例部署在一台专门的机器上，应用程序在查询数据时首先去Memcached里面查询，如果有数据则直接返回客户端使用，如果Memcached里面没有需要的数据或者数据过期了，则应用程序先去查询数据库，然后把查询的结果放到Memcached实例里面去，最后返回给客户端。

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**Memcached的两阶段哈希**

第一阶段哈希是计算"key-value"存储在哪个Memcached实例上，第二阶段哈希是计算"key-value"是存储存储在Memcached实例的哪个chunk里面。

客户端存取数据时，首先参考Memcached实例列表计算出key的哈希值（阶段一哈希),进而选中一个Memcached实例；客户端将请求发送给选中的Memcached实例节点，然后该Memcached节点通过内部的哈希算法(阶段二哈希) 进行真正的数据(Item)存取。 Memcached的服务器和客户端通信并不使用复杂的XML等格式，而是使用简单的基于文本行的协议。

如下图所示：  
　　　　比如我们要在Memcached上存储 key为"Hello",value为"World" 的这么一个键值对。  
　　　　阶段一哈希： 首先在客户端根据key计算出该"键值对"会存储在哪个Memcached实例中，假如是m2  
　　　　阶段二哈希： 在Memcached实例二中 再次根据key计算出该"键值对"在m2实例中存在的位置。

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**Memcached的数据存储方式**

Memcached的数据存储方式被称为Slab Allocator,其基本方式是：

(a)先把内存分成很多个Slab,这个大小是预先规定好的，以解决内存碎片问题。

分配给Slab的内存空间被称为Page，默认是1M。一个Slab下可以有多个Page。

(如下图：在Memcached实例中先把内存分了n个slab,然后每个slab里面分了n个page)

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(b)然后把一个Page分成很多个chunk块,chunk块是用于缓存记录的空间。Chunk的大小是先有一个基本值，然后根据增长因子来增大。  
Slab Allocation的原理——将分配的内存分割成各种尺寸的块（chunk）， 并把尺寸相同的块分成组（chunk的集合），每个chunk集合被称为slab。  
　　(借用网上一张图来说明：)

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(c)slab class:内存区类别(48byte-1M)，每个类别有一个slab classId

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(d)Memcached里面保存着slab内存空间的chunk列表,当收到要保存的item时，它会根据item的大小去选择一个最适合的slab，然后找到空闲的chunk，把数据存放进去。

**Memcached新建Item分配内存过程**

第一步： 快速定位slab classid,先计算Item长度  
　　　　key键长+flag+suffix(16字节)+value值长+结构大小(32字节)，比如计算出来有90byte  
　　　　如果Item长度计算出来>1M,则无法存储丢弃  
　　　　取最小冗余的slab class进行存储，比如有：48、96、120， 存储90就会选96  
　　第二步：按顺序寻找可用的chunk  
　　　　(a) slot : 检查slab回收空间slot里是否有剩余chunk  
　　　　　　delete: delete时标记到slot  
　　　　　　exptime: get时检查的过期对象标记到slot  
　　　　(b)end\_page\_ptr: 检查page中是否有剩余chunk  
　　　　(c)memory: 内存还有剩余空间可以用于开辟新的slab  
　　　　(d)LRU  
　　(PS:Memcached的数据存储方式的缺点，由于chunk的大小是预先分配好的特定长度，因此如果数据不能完全填满chunk,那么chunk中剩余的空间就浪费了。)

**Memcached的数据过期方式**  
　　(1)Lazy Expiration(延迟/惰性 过期)  
　　　　Memcached不会监控记录是否过期，而是当客户端来获取数据的时候，才会检查记录的时间戳，因此成为Lazy Expiration  
　　(2)LRU(Least Recently Used 最近最少使用)  
　　　　当空间不足的时候，Memcached会优先使用已经过期的数据空间，如果还不够的话，那么就会把最近最少使用的对象的空间释放出来。  
　　　　（ps:要特别注意，Memcached的LRU不是全局的，而是针对slab的，可以说是区域性的）  
　　(3)惰性删除机制  
　　　　删除item对象时，不释放内存，作删除标记，指针放入slot回收插槽，下次分配的时候直接使用。

**安装memcached**

安装之前先确认是否已经安装了gcc,

使用命令 gcc    -v  进行确认.  
　　没有安装gcc无法编译 => 使用  yum -y install gcc   进行安装

\#memcached依赖libevent，所以先下载并安装libevent。  
　　\#到官网下载：  
　　\#https://github.com/libevent/libevent/releases/download/release-2.0.22-stable/libevent-2.0.22-stable.tar.gz  
　　tar -zxvf libevent-2.0.22-stable.tar.gz  
　　cd libevent-2.0.22-stable  
　　./configure --prefix=/usr/local/libevent-2.0.22-stable  
　　make && make install

安装memcached  
　　安装最新版本memcached  
　　wget https://memcached.org/latest  
　　tar -zxvf memcached-1.4.34.tar.gz(latest)  
　　cd memcached-1.4.34.tar.gz  
　　\#--with-libevent:指定libevent的安装目录，--prefix:指定安装的版本，相关命令cd到memcached/bin下，使用./configure --help查看  
　　./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr/local/libevent-2.0.22-stable/ --enable-64bit  
　　make && make install

至此memcached安装成功！

**启动、停止memcached**

1.启动

\#cd到memcached的安装目录，执行启动命令

`cd /usr/local/memcached-``1.4``.``34``/bin`

`./memcached -u root -m ``80` `-c ``1024` `-p ``11213` `-n ``70` `-f ``1.2` `-d`

memcached启动参数说明：（更多参数请使用./memcached -help查看）

-u 进程用户

-m 分配内存，注意实际分配内存要略微高于此值。当然，如果设置内存过低（低于64M），实际使用内存可能 >= 64M。

-c 连接数，默认是1024

-n 最小分配内存 key + value + flags，最小是48bytes

-f 增长因子，和memcached的内存分配有关  
　　-d 以守护线程启动  
　　-v 提示信息（在事件循环中打印错误、警告信息）  
　　-vv 详细信息（可以打印客户端命令、响应），以very vrebose模式启动，调试信息和错误输出到控制台  
　　-vvv 超详细信息（可以打印内部状态的变化）  
　　-p 指定端口号，一台server上可以跑多个实例  
　　-l 用于绑定特定的接口或IP地址，安全相关  
　　-P 监听TCP端口  
　　-U 监听UDP端口  
　　-s 限制只能通过本地用户访问，配置此参数后TCP和UDP监听都将失效  
　　-L 尝试使用大内存页（如果可用的话）。提高内存页尺寸可以减少"页表缓冲（TLB）"丢失次数，提高运行效率

2.停止

\#查询memcached进程id，杀死进程

`ps -ef|grep memcached`

`kill -``9` `pid`

**常用命令：**

memcached设计的原则就是简单，所以支持的命令也不是特别多~

1.查看memcached的状态，主要用于分析内存的使用状况、优化内存分配等

`stats 　　查看memcached的运行状态`

`stats items     查看items的状态`

`stats slabs     查看slabs的内存分配状态，注重点在性能而非计数`

`stats sizes     查看`

2.保存数据

`set`             `　　 存值，若key已存在会覆盖原值`

`add           　　　 存值，若key已存在保存失败`

`replace      　 　　 替换原值，若key不存在替换失败`

`append    　　　　 在原value的末尾上追加内容`

`prepend     　　 　  在原value的头部追加内容`

`cas（check and ``set``） 检索并设置值    `

`incr           　　  取值自增 `

`decr          　　 　取值自减`

3.读取数据

`get key   　　　　　获取某个key的值`

`gets key1 key2 　　获取多个key的值`

4.删除数据

`delete key  删除某个key`

`flush_all   清除所有存储的内容，不会释放内存`

基本介绍就到这里了,从这里可以看出来,虽然都可以作为缓存来使用,,memcached 和Redis的差别还是很大的

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