Memcached缓存介绍

2022年6月22日 130次阅读来源: luckystar2008

Memcached简介

Memcached是一个高性能的服务器内存缓存软件。在早期版本的Memcached使用的是alloc来分配内存，存在内存碎片，在新版本的Memcached采用了Slab Allocator来分配内存。在MC启动时会要求制定一块内存区域，然后会划分为多个Slab，每个Slab默认大小为1M，可以指定。每个Slab又包含多个truck，每个Slab的truck大小不同，但同一个Slab的truck大小是一样的。在存入数据到MC时，MC会查找最合适的truck来存储数据。比如数据是100字节，现在有truck大小分别为64byte,128byte,144byte，那么会找到128byte的truck存储。不过仍然存在空间的浪费，比如这个例子中就浪费了28byte。所以保证合适大小的空间很重要，我们可以在MC启动时指定负载因子-f参数来指定，默认是1.25.通常情况下这都是一个比较合理的值，无需修改。另外避免空间浪费的一个处理方法是，将数据大小差不多的放入到相同的MC中。比如一个MC的truck大小为1M，另外一个为1K。那么将数据量在1M左右的都放入到1M的那个MC。

与Redis比较

与Redis相比：
1.MC只支持key/value，Redis支持key/value，list，set，map等6种数据结构；

2.都支持key的过期
MC不主动检查item是否过期，只有在get时检查，但是检查到过期也不会删除，只是做一个标记。在有数据要set时该空间可以被重试使用。MC在分配空间时优先使用已经过期的key/value对的空间，如果分配的空间占满时，会使用LRU算法，删除最近最少使用的key。可以使用-M参数来启动MC，这样但MC内存耗尽时，会返回一个报错信息（对于完整数据缓存有用）。

Redis是主动监测，在key过期时会主动删除。

3.MC没有持久化功能，无法恢复数据；Redis可以定时保存数据到磁盘，Redis重启可以重新加载到内存。

应用场景

1.将变化频率低的数据事先就放入MC中；
比如商品分类、系统角色等等。

后续如有修改，修改数据库并同步到MC。
这样所有用户的请求全部请求的MC，不会请求数据库。

2.热点数据缓存

3.集群会话共享

分布式缓存设计思想

1.每台MC的内容不一样，所有的服务器内容加起来接近数据库的容量；
2.通过在客户端程序或在负载均衡器上使用Hash算法，让同一内容始终分配到同一台MC。
3.普通的HASH算法会导致MC节点宕机后数据发生流动，可能发生雪崩；
4.采用一致性HASH算法可以使节点宕机对数据的流动降到最低。
5.每个MC节点之间互不通信，数据独立存取。

安装Memcache

安装libevent

由于Memcached使用了libevent库，所以要先安装libevent。
从https://github.com/libevent/libevent/releases获取最新稳定版本下载。这里下载的是libevent-2.1.8-stable.tar.gz。

tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz
cd libevent-2.1.8-stable
./configure
make
make install

问题：
执行./configure时出错。错误信息：libevent error: no acceptable C compiler found in $PATH。
解决办法：安装gcc，执行yum install gcc，然后再执行./configure。

安装Memcached

从http://memcached.org/downloads下载最新稳定版本，这里下载的是memcached-1.5.10.tar.gz。

tar -zxvf memcached-1.5.10.tar.gz 
cd memcached-1.5.10
./configure 
make 
make install

验证是否安装成功
memcached -h
提示：
memcached: error while loading shared libraries: libevent-2.1.so.6: cannot open shared object file: No such file or directory。
解决：

find / -name "libevent-2.1.so.6"

可以找到

/usr/local/lib/libevent-2.1.so.6
/data/tools/libevent-2.1.8-stable/.libs/libevent-2.1.so.6

将/usr/local/lib加到/etc/ld.so.conf中
《Memcached缓存介绍》

然后执行ldconfig，然后再次执行memcached -h就正常了。

启动Memcached

memcached -m 64 -p 11211 -d -c 8192 -u root

相关参数可以使用memcached -h查看。本例中-m 64指定内存大小为64M，-p 11211指定端口，-d指定为守护进程，-c指定连接数，-u指定用户（在用root启动时需要指定）。
《Memcached缓存介绍》

增加实例，只需修改启动的端口即可。下面新增一个实例

memcached -m 64 -p 11212 -d -c 8192 -u root

命令行客户端操作MC数据

MC命令

添加数据(add)
```
add key flag expiretime bytes
value
```
key : 给这个值设置一个名字
flag : 标志，是一个整数
expiretime : 有效期，以秒为单位，0表示没有延迟
bytes : 这是一个需要存储在memcached的数据的长度
value : 是一个需要存储的数据。数据需要将通过在新的一行后输入
注意：bytes要和value的长度一致，否则会出现CLIENT_ERROR bad data chunk错误
为一个新的或现有的键(key)设置一个值（set）
```
set key flag expiretime bytes
value
```

替换已存在的 key(键) 的 value(数据值)(replace)

replace key flag expiretime bytes
value

向已存在 key(键) 的 value(数据值) 后面追加数据(append)
```
append key flag expiretime bytes
value
```
向已存在 key(键) 的 value(数据值) 前面追加数据(prepend)
```
prepend key flag expiretime bytes
value
```
获取存储在 key(键) 中的 value(数据值)(get)
```
get key
```
删除已存在的 key(键)(delete)
```
delete key
```
incr 与 decr 命令用于对已存在的 key(键) 的数字值进行自增或自减操作
```
incr key increment_value 
decr key increment_value
```

清理缓存中的所有数据(flush_all)

flush_all [time] 
- time : (可选) 在指定时间后执行清理缓存操作

stats / stats slabs / stats sizes / stats items

stats 显示统计信息例如 PID(进程号)、版本号、连接数等 
stats slabs 显示各个slab的信息，包括chunk的大小、数目、使用情况等 
stats sizes 显示所有item的大小和个数 
stats items 显示各个 slab 中 item 的数目和存储时长

命令格式：
gets key

命令格式：
cas key flags exptime bytes unique_cas_token [noreply]
value

gets / cas

gets 获取带有 CAS 令牌的 value(数据值) 
cas 执行一个”检查并设置”的操作

参考MemCache 入门极简教程

通过Telnet来测试

// 添加数据
add key001 0 10 5 // 回车
hello

// 获取数据
get key001

// 删除数据
delete key001

// 向value前追加数据
prepend key001 0 0 3
123

// 向value后追加数据
append key001 0 0 3
123

// 将key001的value替换为world
replace key001 0 0 5
world

通过nc测试

写入：
printf "set key001 0 0 5\r\nhello\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
读取：
printf "get key001\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
删除：
printf "delete key001\r\n" | nc 127.0.0.1 11211

# cas操作需要先根据gets key来获取CAS令牌
# 1.获取令牌
printf "gets key001\r\n" | nc 127.0.0.1 11211
# 2.cas更新key的value
printf "cas key001 0 0 5 14 \r\nworld\r\n" | nc 127.0.0.1 11211

Memcached客户端Xmemcached使用

1.引入xmemcached的依赖

<dependency>
    <groupId>com.googlecode.xmemcached</groupId>
    <artifactId>xmemcached</artifactId>
    <version>2.4.5</version>
</dependency>

注意：xmemcached依赖slf4j，默认会打印一堆的Debug日志，可以引入slf4j和相关的日志实现的依赖，然后配置xmemcached的日志级别为info。
比如log4j，可以配置log4j.logger.com.google=info。

2.基本使用

XMemcachedClientBuilder builder = new XMemcachedClientBuilder(AddrUtil.getAddresses("192.168.200.109:11211 192.168.200.109:11212"));
builder.setSessionLocator(new KetamaMemcachedSessionLocator()); // 一致性哈希，使得某个key存的时候存都某个节点，取的时候也会从该节点获取
MemcachedClient mc = builder.build();

// 清空数据
mc.flushAll();

mc.add("hello",30,"你好，Memcached！");
String value = mc.get("hello");
System.out.println("hello=" + value);

mc.delete("hello");
value = mc.get("hello");
System.out.println("hello==" + value);

// 如果不存在key则创建，存在则覆盖value
mc.set("key001",0,"test key");
// 更新过期时间
mc.touch("key001",3);
Thread.sleep(3000L);
value = mc.get("key001");
System.out.println("key001=====" + value);

// cas操作，内部先通过gets命令拿到token，然后再执行cas操作。
mc.set("abc",0,0);
mc.cas("abc", 0, new CASOperation<Integer>() { 
    @Override
    public int getMaxTries() {  // cas重试次数
        return 3;
    }

    @Override
    public Integer getNewValue(long currentCAS, Integer currentValue) { 
        return 99; // 要设置的新值
    }
});

int casValue = mc.get("abc");
System.out.println("abc=" + casValue);

mc.add("hello",0,"world");
if (mc.add("hello",10,"abcd")) { 
    System.out.println("key is exists");
}

// 数字原则更新，类似java中的AtomicInteger
System.out.println(mc.incr("aaa",5,0)); // 对aaa加5，默认值为0（aaa不存在时）
System.out.println(mc.decr("aaa",2)); // 对aaa减2

// 或者使用Counter
Counter counter = mc.getCounter("counter",0);
System.out.println(counter.addAndGet(5));
System.out.println(counter.decrementAndGet());


// 命名空间
String ns = "namespace";
mc.withNamespace(ns, new MemcachedClientCallable<Boolean>() { 
    @Override
    public Boolean call(MemcachedClient memcachedClient) throws MemcachedException, InterruptedException, TimeoutException { 
        boolean result = memcachedClient.set("key1",0,"hello");
        return result;
    }
});

// 或者使用
mc.beginWithNamespace(ns);
mc.add("key2",20,"world");
mc.add("key3",30,"你好");
System.out.println("key3==>" + mc.get("key3"));
mc.endWithNamespace();

value = mc.withNamespace(ns, new MemcachedClientCallable<String>() { 
    @Override
    public String call(MemcachedClient client) throws MemcachedException, InterruptedException, TimeoutException { 
        return client.get("key2");
    }
});
System.out.println("with namespace key2=" + value);

value = mc.get("key1");
System.out.println("key1=" + value);
value = mc.get("key2");
System.out.println("key2=" + value);
value = mc.get("key3");
System.out.println("key3=" + value);

// 让命名空间的所有key都失效
mc.invalidateNamespace(ns);
value = mc.get("key1");
System.out.println("key1=" + value);
value = mc.get("key2");
System.out.println("key2=" + value);
value = mc.get("key3");
System.out.println("key3=" + value);

mc.shutdown();

这里只是基本使用，可以查看下面的参考链接查看全部用法。

参考：Xmemcached 中文用户指南、Memcached的几种Java客户端（待实践）

参考：Memcached 教程

Memcached监控

这里推荐使用MemAdmin，需要PHP环境。参考：windows下memadmin安装

    原文作者：luckystar2008
    原文地址: https://blog.csdn.net/qincidong/article/details/88964369
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