MemCache基础知识介绍

memcache作为高性能的分布式内存缓存服务器。一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web应用的速度、提高可扩展性。



memcache的工作原理：首先 memcached 是以守护程序方式运行于一个或多个服务器中，随时接受客户端的连接操作，客户端在与 memcached 服务建立连接之后，接下来的事情就是存取对象了，每个被存取的对象都有一个唯一的标识符 key，存取操作均通过这个 key 进行，为了提高性能，memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。由于数据仅存在于内存中，因此重启memcached、重启操作系统会导致全部数据消失。

memcache的主要目的是作为一个数据库的缓存，减轻数据库的压力，因为当数据库的存取次数较高时，数据库的性能就会下降。对于后端数据库的查询操作，根据相应的hash算法计算得到一个key，然后通过这个key去memcache中查找数据，如果这 个数据不存在，说明还没写入到memcache中，那么这时从数据库把数据提取出来放到memcache中，key就是 hash值，然后相应的设置这个数据的一个失效时间，比如一个小时，那么在这一个小时中的数据都是从memcache中取得而不必每次访问数据库，可以有效减少数据库的压力。但是由于memcache中的数据每个小时更新一次，因此在这段时间内如果数据库的数据进行了修改，前端从memcache中取得的数据并不是最新的结果，因此在对于实时性要求较高的应用中并不适用。另外对于数据的删除插入通常是实时进行的，即memcache中的数据总是最新的。

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。简单的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。

　　Memcache是danga的一个项目，最早是LiveJournal 服务的，最初为了加速 LiveJournal 访问速度而开发的，后来被很多大型的网站采用。

　　Memcached是以守护程序方式运行于一个或多个服务器中，随时会接收客户端的连接和操作。

MemCache接口介绍

　　Memcache客户端包含两组接口，一组是面向过程的接口，一组是面向对象的接口，具体可以参考PHP手册

　　MemCache“LXXV. Memcache Functions” 这章。

　　Memcache面向对象的常用接口包括：

　　Memcache::connect -- 打开一个到Memcache的连接

　　Memcache::pconnect -- 打开一个到Memcache的长连接

　　Memcache::close -- 关闭一个Memcache的连接

　　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::getStats -- 获取当前Memcache服务器运行的状态

MemCache 协议分析

　　如果你不喜欢 php_memcache.dll 扩展或者服务器器目前不支持这个扩展，那么就可以考虑自己构建.

　　Memcahe的客户端，要先了解Memcache协议的交互，这样才能开发自己的客户端，这里简单的分析以下Memcache的协议。（更详细的协议内容请在Memcache服务器端的源码的

doc/protocol.txt 文件中）

　　Memcache既支持TCP协议，也支持UDP协议，不过我们这里是以TCP协议的协议作为主要考虑对象，想了解UDP协议的过程，请参考 doc/protocol.txt 文件。

　　[ 错误指令]

　　Memcache的协议的错误部分主要是三个错误提示之提示指令：

　　普通错误信息，比如指令错误之类的

　　ERROR\r\n

　　客户端错误

　　CLIENT_ERROR <错误信息>\r\n

　　服务器端错误

　　SERVER_ERROR <错误信息>\r\n

　　[ 数据保存指令]

　　数据保存是基本的功能，就是客户端通过命令把数据返回过来，服务器端接收后进行处理。

　　指令格式：

　　<命令> <键> <标记> <有效期> <数据长度>\r\n

　　<命令> - command name

　　主要是三个储存数据的三个命令， set, add, replace

　　set 命令是保存一个叫做key的数据到服务器上

　　add 命令是添加一个数据到服务器，但是服务器必须这个key是不存在的，能够保证数据不会被覆盖

　　replace 命令是替换一个已经存在的数据，如果数据不存在，就是类似set功能

　　<键> - key

　　就是保存在服务器上唯一的一个表示符，必须是跟其他的key不冲突，否则会覆盖掉原来的数据，这个key是为了能够准确的存取一个数据项目

　　<标记> - flag

　　标记是一个16位的无符号整形数据，用来设置服务器端跟客户端一些交互的操作

　　<有效期> - expiration time

　　是数据在服务器上的有效期限，如果是0，则数据永远有效，单位是秒，Memcache服务器端会把一个数据的有效

　　MemCache

　　期设置为当前Unix时间 设置的有效时间

　　<数据长度> - bytes

　　数据的长度，block data 块数据的长度，一般在这个个长度结束以后下一行跟着block data数据内容，发送完数据以后，客户端一般等待服务器端的返回，服务器端的返回：

　　数据保存成功

　　STORED\r\n

　　数据保存失败，一般是因为服务器端这个数据key已经存在了

　　NOT_STORED\r\n

　　[ 数据提取命令]

　　从服务器端提取数据主要是使用get指令，格式是：

　　get <键>*\r\n

　　<键>* - key

　　key是是一个不为空的字符串组合，发送这个指令以后，等待服务器的返回。如果服务器端没有任何数据，则是返回：

　　END\r\n

　　证明没有不存在这个key，没有任何数据，如果存在数据，则返回指定格式：

　　VALUE <键> <标记> <数据长度>\r\n

　　<数据块>\r\n

　　返回的数据是以VALUE开始的，后面跟着key和flags，以及数据长度，第二行跟着数据块。

　　<键> -key

　　是发送过来指令的key内容

　　<标记> - flags

　　是调用set指令保存数据时候的flags标记

　　<数据长度> - bytes

　　是保存数据时候定位的长度

　　<数据块> - data block

　　数据长度下一行就是提取的数据块内容

　　[ 数据删除指令]

　　数据删除指令也是比较简单的，使用get指令，格式是：

　　delete <键> <超时时间>\r\n

　　<键> - key

　　key是你希望在服务器上删除数据的key键

　　<超时时间> - timeout

　　按照秒为单位，这个是个可选项，如果你没有指定这个值，那么服务器上key数据将马上被删除，如果设置了这个值，那么数据将在超时时间后把数据清除，该项缺省值是0，就是马上被删除

　　删除数据后，服务器端会返回：

　　DELETED\r\n

　　删除数据成功

　　NOT_FOUND\r\n

　　这个key没有在服务器上找到

　　如果要删除所有服务器上的数据，可以使用flash_all指令，格式：

　　flush_all\r\n

　　这个指令执行后，服务器上所有缓存的数据都被删除，并且返回：

　　OK\r\n

　　这个指令一般不要轻易使，除非你却是想把所有数据都干掉，删除完以后可以无法恢复的。

　　[其他指令]

　　如果想了解当前Memcache服务器的状态和版本等信息，可以使用状态查询指令和版本查询指令。

　　如果想了解当前所有Memcache服务器运行的状态信息，可以使用stats指令，格式

　　stats\r\n

　　服务器将返回每行按照 STAT 开始的状态信息，包括20行，20项左右的信息，包括守护进程的pid、版本、保存的项目数量、内存占用、最大内存限制等等信息。

　　如果只是想获取部分项目的信息，可以指定参数，格式：

　　stats <参数>\r\n

　　这个指令将只返回指定参数的项目状态信息。

　　如果只是想单独了解当前版本信息，可以使用version指令，格式：

　　version\r\n

　　将返回以 VERSION 开头的版本信息

　　如果想结束当前连接，使用quit指令，格式：

　　quit\r\n

　　将断开当前连接

　　另外还有其他指令，包括incr, decr 等，我也不太了解作用，就不做介绍了，如果感兴趣，可以自己去研究。

MemCache在中型网站中的应用

　　使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

　　[ 分布式应用]

　　Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有User ID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第 MemCache一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上，存取数据都先按照User

ID来进行相应的转换和存取。

　　但是这个有缺点，就是需要对User ID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

　　[ 减少数据库压力]

　　这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。