Memcached 介绍文档

Memcached是一种高性能、分布式内存对象缓存系统，其设计初衷是为了加速动态Web应用程序，通过减轻数据库负载来提高网站性能。Memcached在多个大型互联网公司如Facebook、Yahoo、Amazon、LiveJournal和Mixi等中得到了广泛应用。 ### 原理与用途 Memcached的基本功能是存储数据到内存中，以便快速访问。它采用客户端/服务器架构，其中服务器端负责存储数据，而客户端则用于查询和管理这些数据。服务器端使用了一种称为“slab allocator”的技术来管理内存，这是一种高效分配内存块的方法，可以避免频繁的小块内存分配和释放所带来的开销。此外，Memcached采用了基于libevent的事件驱动模型，使得它可以处理大量的并发连接，同时保持较低的CPU使用率。 ### 使用场景 #### LiveJournal案例 LiveJournal是Memcached起源的平台之一。LiveJournal利用Memcached存储了大约30GB的数据缓存，处理了海量的数据量。在LiveJournal中，写操作主要基于从数据库读取的数据进行，而不是缓存中的数据，这确保了数据的一致性和准确性。 #### Mixi案例 Mixi是一个日本的社交网络服务，它将Memcached部署在专用服务器上，共有300台生产服务器（重用了旧的MySQL服务器），每台服务器配置了4到8GB的内存。据报告，Memcached为Mixi提供了每秒15000次查询和每秒400MB的吞吐量。 ### 客户端交互 客户端与Memcached服务器交互时，首先对键进行哈希运算，以确定数据应存储在哪个服务器上。这一过程称为数据分布或一致性哈希，它有助于平衡负载并减少单点故障的影响。当数据发送到服务器时，它被序列化为字节数组，然后可能被压缩以节省带宽。服务器内部维护一个哈希表来存储数据，但各服务器之间并不了解彼此的状态，这意味着每个服务器都是独立的，从而简化了系统的设计和扩展性。 ### 功能与命令 Memcached支持多种命令，包括： - `set`：设置或更新键值对。 - `get`：检索键值对。 - `replace`：仅在键已存在时更新其值。 - `add`：仅在键不存在时添加键值对。 - `append`和`prepend`：在现有值的末尾或开头添加数据。 - `increment`和`decrement`：对整数值进行加减操作。 - `cas`（compare and swap）：原子地比较并交换值，用于实现乐观锁机制。 - `stats`：获取服务器状态和统计信息。 ### 平台支持 Memcached在多种操作系统上运行良好，包括FreeBSD、Linux、Windows、Solaris和OSX。其中，FreeBSD和Linux被认为是顶级支持平台，因为它们具有高度优化的性能和广泛的社区支持。 ### 实战应用示例 以Ruby语言为例，下面展示了一个简单的Memcached客户端设置和数据读取流程： ```ruby require 'memcache' servers = ['127.0.0.1:43042', '127.0.0.1:43043'] CACHE = MemCache.new(servers, :namespace => 'my_app') # 尝试从缓存中获取数据，如果未命中则从数据库加载 key = "recent_posts" posts = CACHE.get(key) unless posts # 从数据库加载数据 posts = Post.find(:all, :limit => 10, :order => 'id DESC') # 缓存结果 CACHE.set(key, posts) end ``` 这个例子展示了如何在Ruby环境中使用Memcached来缓存最近的帖子列表，如果缓存中没有数据，则从数据库加载，并将结果保存回缓存，从而减少了后续请求的数据库查询次数。 Memcached通过提供快速的内存缓存解决方案，极大地提高了Web应用程序的性能和响应速度，特别是在处理高并发请求和大量数据的情况下，其作用尤为显著。