MemCache教程（1）——MemCache介绍

什么是MemCache

MemCache是一套分布式的高速缓存系统，目前被许多网站使用以提高网站的访问速度，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是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。简单地说就是将数据调用到内存中，然后从内存中读取，从而大大提高读取速度。其本质上就是一个内存key-value数据库，但是不支持数据库的持久化，服务器关闭之后数据全部丢失。

MemCache工作流程

MemCache的工作流程如下：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，把数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached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，保证一致性；当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（最近最少使用）策略加上到期失效策略，失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据。
MemCache把数据把数据全部存在内存中，因为内存读取速度更快。

MemCache知识点

1. memcached是键值一一对应的。
2. memcached单进程在32位系统中最大使用内存为2G，若在64位系统则没有限制，这是由于32位系统限制单进程最多可使用2G内存，要使用更多内存，可以分开多个端口开启多个memcached进程。
3. 最大30天的数据过期时间，设置为永久的也会在这个时间过期。
4. 最大键长为250字节，默认是128字节。
5. 单个item最大数据是1MB，超过1MB数据不予存储。
6. memcached分服务端和客户端，可以配置多个服务端和客户端，应用于分布式的服务非常广泛。

MemCache常用命令

• Memcache::set：保存数据到Memcache服务器上。
• Memcache::get：提取一个保存在Memcache服务器上的数据。
• Memcache::replace：替换一个已经存在Memcache服务器上的项目（功能类似Memcache::set）。
• Memcache::delete：从Memcache服务器上删除一个保存的项目。
• Memcache::flush：刷新所有Memcache服务器上保存的项目（类似于删除所有的保存的项目）。

MemCache和Redis的区别

Redis是一个开源的key-value存储系统。与memcached类似，Redis将大部分数据存储在内存中，支持的数据类型包括：字符串、哈希表、链表、集合、有序集合以及基于这些数据类型的相关操作。

它们区别如下：

• Redis只是用单核，而MemCache可以使用多核。
• Redis有部分存在硬盘上，这样能保证数据的持久性，支持数据的持久化；而MemCache把数据全部存在内存中，断电后会挂掉，数据不能超过内存大小。
• Redis在数据支持上要比MemCache多得多，Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list、set、zset、hash等数据结构的存储。

总结：有持久化需求或者对数据结构和处理有高级要求的应用，选择Redis；其他简单的key/value存储，选择MemCache。

使用MemCache作为缓存有什么优点

1、使用MemCache之前，每个服务器的缓存是分开的，总的容量等于单个服务器的缓存容量，还要分出精力去维护所有服务器上缓存的数据，让它们保持一致。

2、 使用MemCache之后，把每个使用了缓存的服务器称作结点，MemCache则是把这些节点组成一个节点池。

• 容量增大，总的容量是所有服务器缓存容量的总和。
• 一个指定的数据将在同一个节点上进行读写，不需要保持节点间的数据一致。

MemCache的访问模型

MemCache一次写缓存的过程：

1. service方法里面传入需要写缓存的数据并规定key。
2. 客户端将key传到内部的路由算法模块。
3. 得到key对应的HashCode。
4. 路由算法根据Key和MemCache集群服务器列表得到一台服务器编号。
5. 由服务器编号得到MemCache的IP地址和端口号。
6. 客户端通过通信模块和指定编号的服务器通信，将数据写入该服务器。

MemCache读缓存和写缓存的过程差不多。

从图中我们也可以知道：

• 可以在同一个服务器上分出多个端口作为一个memcached节点，如图中服务器都是10.0.0.0，这台服务器分出了91000、91001和91002端口作为memcached节点；
• 图中分为应用程序服务器和memcache服务器，也就是说，我们可以专门准备一个服务器，不装应用程序，只作为memcache服务器使用。

MemCache实现原理

首先要理解下面一些概念：

1. MemCache的数据是存放在内存中的；
2. 这里面涉及4个概念：slab_class，slab，page，chunk；
3. MemCache将内存分为一组slab，每个slab下面又有若干个page，每个page大小都是固定的1M；
4. 每个page里面包含一组chunk，chunk是真正存放数据的地方，同一个slab里面的chunk大小是固定的；
5. 有相同大小chunk的slab被组织在一起，被称为slab_class

详细的过程：

1）MemCache中的value过来存放的地方是由value的大小决定的，value总会被存放到与chunk大小最接近的一个slab中；
2）比如slab[1]的chunk大小为80字节，slab[2]的chunk大小为100字节，slab[3]的chunk大小为128字节（相邻slab内的chunk基本以1.25为比例进行增长，MemCache启动时可以用-f指定这个比例），那么过来一个88字节的value，这个value将被放到2号slab中；
3）放slab的时候，首先slab要申请内存，申请内存是以page为单位的，所以在放入第一个数据的时候，无论大小为多少，都会有1M大小的page被分配给该slab。
4）申请到page后，slab会将这个page的内存按chunk的大小进行切分，这样就变成了一个chunk数组，最后从这个chunk数组中选择一个用于存储数据。

常见问题

【问】 memcache和memcached的区别？

memcache是项目的名称，memcached是memcache服务端可执行文件的名称。

【问】 memcache无可用连接？

解决思路：

1. 确认服务器上的memcached服务有没有打开——>服务器用telnet看能不能连上memcached
2. 本地用telnet连接服务器的memcached
3. 重启服务器