memcached基本配置与使用

一、概念

Memcached是danga.com开发的一套分布式内存对象缓存系统，用于在动态系统中减少数据库负载，提升性能。

二、原理

Memcached有两个核心组件组成：服务端（ms）和客户端（mc）。首先mc拿到ms列表，并对key做hash转化，根据hash值确定kv对所存的ms位置。然后在一个memcached的查询中，mc先通过计算key的hash值来确定kv对所处在的ms位置。当ms确定后，客户端就会发送一个查询请求给对应的ms，让它来查找确切的数据。因为ms之间并没有护卫备份，也就不需要互相通信，所以效率较高。



三、适用场合

1.分布式应用。由于memcached本身基于分布式的系统，所以尤其适合大型的分布式系统。

2.数据库前段缓存。数据库常常是网站系统的瓶颈。数据库的大并发量访问，常常造成网站内存溢出。当然我们也可以使用Hibernate的缓存机制。但memcached是基于分布式的，并可独立于网站应用本身，所以更适合大型网站进行应用的拆分。

3.服务器间数据共享。举例来讲，我们将网站的登录系统、查询系统拆分为两个应用，放在不同的服务器上，并进行集群，那这个时候用户登录后，登录信息如何从登录系统服务器同步到查询系统服务器呢？这时候，我们便可以使用memcached，登录系统将登录信息缓存起来，查询系统便可以获得登录信息，就像获取本地信息一样。

四、客户端版本

Memcached Client目前有一下四种：

Memcached Client for Java，比 SpyMemcached更稳定、更早、更广泛；

SpyMemcached，比 Memcached Client for Java更高效；

XMemcached，比 SpyMemcache并发效果更好。

alisoft-xplatform-asf-cache阿里软件的架构师岑文初进行封装的。里面的注释都是中文的，比较好

五、服务器端

安装

这里介绍windows环境的安装。

1.下载memcache的windows稳定版，解压放某个盘下面，比如在c:\memcached

2.在cmd下输入 'c:\memcached\memcached.exe -d install' 安装

3.再输入： 'c:\memcached\memcached.exe -d start' 启动。

以后memcached将作为windows的一个服务每次开机时自动启动。这样服务器端已经安装完毕了。

内存分配

默认情况下，ms是用一个内置的叫“块分配器”的组件来分配内存的。舍弃c++标准的malloc/free的内存分配，而采用块分配器的主要目的 是为了避免内存碎片，否则操作系统要花费更多时间来查找这些逻辑上连续的内存块（实际上是断开的）。用了块分配器，ms会轮流的对内存进行大块的分配，并 不断重用。当然由于块的大小各不相同，当数据大小和块大小不太相符的情况下，还是有可能导致内存的浪费。

同时，ms对key和data都有相应的限制，key的长度不能超过250字节，data也不能超过块大小的限制 --- 1MB。

因为 mc所使用的hash算法，并不会考虑到每个ms的内存大小。理论上mc会分配概率上等量的kv对给每个ms，这样如果每个ms的内存都不太一样，那可能
会导致内存使用率的降低。所以一种替代的解决方案是，根据每个ms的内存大小，找出他们的最大公约数，然后在每个ms上开n个容量=最大公约数的 instance，这样就等于拥有了多个容量大小一样的子ms，从而提供整体的内存使用率。

缓存策略

当ms的hash表满了之后，新的插入数据会替代老的数据，更新的策略是LRU（最近最少使用），以及每个kv对的有效时限。Kv对存储有效时限是在mc端由app设置并作为参数传给ms的。

同时ms采用是偷懒替代法，ms不会开额外的进程来实时监测过时的kv对并删除，而是当且仅当，新来一个插入的数据，而此时又没有多余的空间放了，才会进行清除动作。

六、范例

1.加载commons-pool-1.5.6.jar、java_memcached-release_2.6.6.jar、slf4j-api-1.6.1.jar、slf4j-simple-1.6.1.jar

2.创建memcached工具类：

public class MemcachedUtil {

/**
* memcached客户端单例
*/
private static MemCachedClient cachedClient = new MemCachedClient();

/**
* 初始化连接池
*/
static {
//获取连接池的实例
SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();

//服务器列表及其权重
String[] servers = {"127.0.0.1:11211"};
Integer[] weights = {3};

//设置服务器信息
pool.setServers(servers);
pool.setWeights(weights);

//设置初始连接数、最小连接数、最大连接数、最大处理时间
pool.setInitConn(10);
pool.setMinConn(10);
pool.setMaxConn(1000);
pool.setMaxIdle(1000*60*60);

//设置连接池守护线程的睡眠时间
pool.setMaintSleep(60);

//设置TCP参数，连接超时
pool.setNagle(false);
pool.setSocketTO(60);
pool.setSocketConnectTO(0);

//初始化并启动连接池
pool.initialize();

//压缩设置，超过指定大小的都压缩
//      cachedClient.setCompressEnable(true);
//      cachedClient.setCompressThreshold(1024*1024);
}

private MemcachedUtil(){
}

public static boolean add(String key, Object value) {
return cachedClient.add(key, value);
}

public static boolean add(String key, Object value, Integer expire) {
return cachedClient.add(key, value, expire);
}

public static boolean put(String key, Object value) {
return cachedClient.set(key, value);
}

public static boolean put(String key, Object value, Integer expire) {
return cachedClient.set(key, value, expire);
}

public static boolean replace(String key, Object value) {
return cachedClient.replace(key, value);
}

public static boolean replace(String key, Object value, Integer expire) {
return cachedClient.replace(key, value, expire);
}

public static Object get(String key) {
return cachedClient.get(key);
}

}

3. 创建需要缓存的对象：

public class UserBean implements Serializable {

private static final long serialVersionUID = 9174194101246733501L;

private String username;

private String password;

public UserBean(String username, String password) {
this.username = username;
this.password = password;
}

public String getUsername() {
return username;
}

public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}

public String getPassword() {
return password;
}

public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}

@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result
+ ((password == null) ? 0 : password.hashCode());
result = prime * result
+ ((username == null) ? 0 : username.hashCode());
return result;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
UserBean other = (UserBean) obj;
if (password == null) {
if (other.password != null)
return false;
} else if (!password.equals(other.password))
return false;
if (username == null) {
if (other.username != null)
return false;
} else if (!username.equals(other.username))
return false;
return true;
}

@Override
public String toString() {
return "username:" + username + ",password:" + password;
}
}

4.创建测试用例：

public class MemcachedUtilTest {

@Test
public void testMemcached() {
MemcachedUtil.put("hello", "world", 60);
String hello = (String) MemcachedUtil.get("hello");
Assert.assertEquals("world", hello);

for(int i = 0; i < 10000000; ++i) {
UserBean userBean = new UserBean("Jason" + i, "123456-" + i);
MemcachedUtil.put("user" + i, userBean, 60);
Object obj = MemcachedUtil.get("user" + i);
Assert.assertEquals(userBean, obj);
}
}
}

5.通过spring注入memcached：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"> 
<bean id="memcachedPool" class="com.danga.MemCached.SockIOPool"
factory-method="getInstance" init-method="initialize">
<constructor-arg>
<value>neeaMemcachedPool</value>
</constructor-arg>
<property name="servers">
<list>
<value>127.0.0.1:11211</value>
</list>
</property>
<property name="initConn">
<value>20</value>
</property>
<property name="minConn">
<value>10</value>
</property>
<property name="maxConn">
<value>50</value>
</property>
<property name="nagle">
<value>false</value>
</property>
<property name="socketTO">
<value>3000</value>
</property>
</bean>
<bean id="memcachedClient" class="com.danga.MemCached.MemCachedClient">
<constructor-arg>
<value>neeaMemcachedPool</value>
</constructor-arg>
</bean>
</beans>

6.创建测试用例：

public class MemcachedSpringTest {

private MemCachedClient cachedClient;

@Before
public void init() {
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("com/luo/config/beans.xml");
cachedClient = (MemCachedClient)context.getBean("memcachedClient");
}

@Test
public void testMemcachedSpring() {
UserBean user = new UserBean("luo", "hi");
cachedClient.set("user", user);
UserBean cachedBean = (UserBean)user;
Assert.assertEquals(user, cachedBean);
}
}

七、注意点

第一、memcached是在服务器端的内存中缓存对象的，不是缓存或硬盘；

第二、memcached的pool可以关联多个server，

String[] servers = {"10.20.185.12:11001","10.20.185.25:11001"};

Integer[] weights = {3,7};

该配置表示30%的缓存在放在第一台服务器，70%的将放在第二台服务器，这样便可以充分利用不同服务器的内存了；

第三、我最困惑的是client是如何得到相应的pool的，后然看了点源码才知道是这样的。client是通过pool的name关联到某个pool的，上面的例子中在SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance(); 和MemCachedClient client=new MemCachedClient();虽然都没写poolName，但就是新建了一个”default“的pool，然后client关联到了这个”default“的pool。当然我们在新建这两个对象时可以给定具体的poolName。