memcache源碼
1. php面試題 memcache和redis的區別
Redis與Memcached的區別
傳統MySQL+ Memcached架構遇到的問題
實際MySQL是適合進行海量數據存儲的,通過Memcached將熱點數據載入到cache,加速訪問,很多公司都曾經使用過這樣的架構,但隨著業務數據量的不斷增加,和訪問量的持續增長,我們遇到了很多問題:
1.MySQL需要不斷進行拆庫拆表,Memcached也需不斷跟著擴容,擴容和維護工作占據大量開發時間。
2.Memcached與MySQL資料庫數據一致性問題。
3.Memcached數據命中率低或down機,大量訪問直接穿透到DB,MySQL無法支撐。
4.跨機房cache同步問題。
眾多NoSQL百花齊放,如何選擇
最近幾年,業界不斷涌現出很多各種各樣的NoSQL產品,那麼如何才能正確地使用好這些產品,最大化地發揮其長處,是我們需要深入研究和思考的
問題,實際歸根結底最重要的是了解這些產品的定位,並且了解到每款產品的tradeoffs,在實際應用中做到揚長避短,總體上這些NoSQL主要用於解
決以下幾種問題
1.少量數據存儲,高速讀寫訪問。此類產品通過數據全部in-momery 的方式來保證高速訪問,同時提供數據落地的功能,實際這正是Redis最主要的適用場景。
2.海量數據存儲,分布式系統支持,數據一致性保證,方便的集群節點添加/刪除。
3.這方面最具代表性的是dynamo和bigtable 2篇論文所闡述的思路。前者是一個完全無中心的設計,節點之間通過gossip方式傳遞集群信息,數據保證最終一致性,後者是一個中心化的方案設計,通過類似一個分布式鎖服務來保證強一致性,數據寫入先寫內存和redo log,然後定期compat歸並到磁碟上,將隨機寫優化為順序寫,提高寫入性能。
4.Schema free,auto-sharding等。比如目前常見的一些文檔資料庫都是支持schema-free的,直接存儲json格式數據,並且支持auto-sharding等功能,比如mongodb。
面對這些不同類型的NoSQL產品,我們需要根據我們的業務場景選擇最合適的產品。
Redis適用場景,如何正確的使用
前面已經分析過,Redis最適合所有數據in-momory的場景,雖然Redis也提供持久化功能,但實際更多的是一個disk-
backed的功能,跟傳統意義上的持久化有比較大的差別,那麼可能大家就會有疑問,似乎Redis更像一個加強版的Memcached,那麼何時使用
Memcached,何時使用Redis呢?
如果簡單地比較Redis與Memcached的區別,大多數都會得到以下觀點:
1 Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數據,同時還提供list,set,zset,hash等數據結構的存儲。
2 Redis支持數據的備份,即master-slave模式的數據備份。
3 Redis支持數據的持久化,可以將內存中的數據保持在磁碟中,重啟的時候可以再次載入進行使用。
拋開這些,可以深入到Redis內部構造去觀察更加本質的區別,理解Redis的設計。
在
Redis中,並不是所有的數據都一直存儲在內存中的。這是和Memcached相比一個最大的區別。Redis只會緩存所有的
key的信息,如果Redis發現內存的使用量超過了某一個閥值,將觸發swap的操作,Redis根據「swappability =
age*log(size_in_memory)」計
算出哪些key對應的value需要swap到磁碟。然後再將這些key對應的value持久化到磁碟中,同時在內存中清除。這種特性使得Redis可以
保持超過其機器本身內存大小的數據。當然,機器本身的內存必須要能夠保持所有的key,畢竟這些數據是不會進行swap操作的。同時由於Redis將內存
中的數據swap到磁碟中的時候,提供服務的主線程和進行swap操作的子線程會共享這部分內存,所以如果更新需要swap的數據,Redis將阻塞這個
操作,直到子線程完成swap操作後才可以進行修改。
使用Redis特有內存模型前後的情況對比:
VM off: 300k keys, 4096 bytes values: 1.3G used
VM on: 300k keys, 4096 bytes values: 73M used
VM off: 1 million keys, 256 bytes values: 430.12M used
VM on: 1 million keys, 256 bytes values: 160.09M used
VM on: 1 million keys, values as large as you want, still: 160.09M used
當
從Redis中讀取數據的時候,如果讀取的key對應的value不在內存中,那麼Redis就需要從swap文件中載入相應數據,然後再返回給請求方。
這里就存在一個I/O線程池的問題。在默認的情況下,Redis會出現阻塞,即完成所有的swap文件載入後才會相應。這種策略在客戶端的數量較小,進行
批量操作的時候比較合適。但是如果將Redis應用在一個大型的網站應用程序中,這顯然是無法滿足大並發的情況的。所以Redis運行我們設置I/O線程
池的大小,對需要從swap文件中載入相應數據的讀取請求進行並發操作,減少阻塞的時間。
如果希望在海量數據的環境中使用好Redis,我相信理解Redis的內存設計和阻塞的情況是不可缺少的。
補充的知識點:
memcached和redis的比較
1 網路IO模型
Memcached是多線程,非阻塞IO復用的網路模型,分為監聽主線程和worker子線程,監聽線程監聽網路連接,接受請求後,將連接描述
字pipe 傳遞給worker線程,進行讀寫IO, 網路層使用libevent封裝的事件庫,多線程模型可以發揮多核作用,但是引入了cache
coherency和鎖的問題,比如,Memcached最常用的stats
命令,實際Memcached所有操作都要對這個全局變數加鎖,進行計數等工作,帶來了性能損耗。
(Memcached網路IO模型)
Redis使用單線程的IO復用模型,自己封裝了一個簡單的AeEvent事件處理框架,主要實現了epoll、kqueue和select,
對於單純只有IO操作來說,單線程可以將速度優勢發揮到最大,但是Redis也提供了一些簡單的計算功能,比如排序、聚合等,對於這些操作,單線程模型實
際會嚴重影響整體吞吐量,CPU計算過程中,整個IO調度都是被阻塞住的。
2.內存管理方面
Memcached使用預分配的內存池的方式,使用slab和大小不同的chunk來管理內存,Item根據大小選擇合適的chunk存儲,內
存池的方式可以省去申請/釋放內存的開銷,並且能減小內存碎片產生,但這種方式也會帶來一定程度上的空間浪費,並且在內存仍然有很大空間時,新的數據也可
能會被剔除,原因可以參考Timyang的文章:http://timyang.net/data/Memcached-lru-evictions/
Redis使用現場申請內存的方式來存儲數據,並且很少使用free-list等方式來優化內存分配,會在一定程度上存在內存碎片,Redis
跟據存儲命令參數,會把帶過期時間的數據單獨存放在一起,並把它們稱為臨時數據,非臨時數據是永遠不會被剔除的,即便物理內存不夠,導致swap也不會剔
除任何非臨時數據(但會嘗試剔除部分臨時數據),這點上Redis更適合作為存儲而不是cache。
3.數據一致性問題
Memcached提供了cas命令,可以保證多個並發訪問操作同一份數據的一致性問題。 Redis沒有提供cas 命令,並不能保證這點,不過Redis提供了事務的功能,可以保證一串 命令的原子性,中間不會被任何操作打斷。
4.存儲方式及其它方面
Memcached基本只支持簡單的key-value存儲,不支持枚舉,不支持持久化和復制等功能
Redis除key/value之外,還支持list,set,sorted set,hash等眾多數據結構,提供了KEYS
進行枚舉操作,但不能在線上使用,如果需要枚舉線上數據,Redis提供了工具可以直接掃描其mp文件,枚舉出所有數據,Redis還同時提供了持久化和復制等功能。
5.關於不同語言的客戶端支持
在不同語言的客戶端方面,Memcached和Redis都有豐富的第三方客戶端可供選擇,不過因為Memcached發展的時間更久一些,目
前看在客戶端支持方面,Memcached的很多客戶端更加成熟穩定,而Redis由於其協議本身就比Memcached復雜,加上作者不斷增加新的功能
等,對應第三方客戶端跟進速度可能會趕不上,有時可能需要自己在第三方客戶端基礎上做些修改才能更好的使用。
根據以上比較不難看出,當我們不希望數據被踢出,或者需要除key/value之外的更多數據類型時,或者需要落地功能時,使用Redis比使用Memcached更合適。
關於Redis的一些周邊功能
Redis除了作為存儲之外還提供了一些其它方面的功能,比如聚合計算、pubsub、scripting等,對於此類功能需要了解其實現原
理,清楚地了解到它的局限性後,才能正確的使用,比如pubsub功能,這個實際是沒有任何持久化支持的,消費方連接閃斷或重連之間過來的消息是會全部丟
失的,又比如聚合計算和scripting等功能受Redis單線程模型所限,是不可能達到很高的吞吐量的,需要謹慎使用。
總的來說Redis作者是一位非常勤奮的開發者,可以經常看到作者在嘗試著各種不同的新鮮想法和思路,針對這些方面的功能就要求我們需要深入了解後再使用。
總結:
1.Redis使用最佳方式是全部數據in-memory。
2.Redis更多場景是作為Memcached的替代者來使用。
3.當需要除key/value之外的更多數據類型支持時,使用Redis更合適。
4.當存儲的數據不能被剔除時,使用Redis更合適。
談談Memcached與Redis(一)
1. Memcached簡介
Memcached是以LiveJurnal旗下Danga Interactive公司的Bard
Fitzpatric為首開發的高性能分布式內存緩存伺服器。其本質上就是一個內存key-value資料庫,但是不支持數據的持久化,伺服器關閉之後數
據全部丟失。Memcached使用C語言開發,在大多數像linux、BSD和Solaris等POSIX系統上,只要安裝了libevent即可使
用。在Windows下,它也有一個可用的非官方版本(http://code.jellycan.com/memcached/)。Memcached
的客戶端軟體實現非常多,包括C/C++, PHP, Java, Python, Ruby, Perl, Erlang,
Lua等。當前Memcached使用廣泛,除了LiveJournal以外還有Wikipedia、Flickr、Twitter、Youtube和
WordPress等。
在Window系統下,Memcached的安裝非常方便,只需從以上給出的地址下載可執行軟體然後運行memcached.exe –d
install即可完成安裝。在Linux等系統下,我們首先需要安裝libevent,然後從獲取源碼,make && make
install即可。默認情況下,Memcached的伺服器啟動程序會安裝到/usr/local/bin目錄下。在啟動Memcached時,我們可
以為其配置不同的啟動參數。
1.1 Memcache配置
Memcached伺服器在啟動時需要對關鍵的參數進行配置,下面我們就看一看Memcached在啟動時需要設定哪些關鍵參數以及這些參數的作用。
1)-p <num> Memcached的TCP監聽埠,預設配置為11211;
2)-U <num> Memcached的UDP監聽埠,預設配置為11211,為0時表示關閉UDP監聽;
3)-s <file> Memcached監聽的UNIX套接字路徑;
4)-a <mask> 訪問UNIX套接字的八進制掩碼,預設配置為0700;
5)-l <addr> 監聽的伺服器IP地址,默認為所有網卡;
6)-d 為Memcached伺服器啟動守護進程;
7)-r 最大core文件大小;
8)-u <username> 運行Memcached的用戶,如果當前為root的話需要使用此參數指定用戶;
9)-m <num> 分配給Memcached使用的內存數量,單位是MB;
10)-M 指示Memcached在內存用光的時候返回錯誤而不是使用LRU演算法移除數據記錄;
11)-c <num> 最大並發連數,預設配置為1024;
12)-v –vv –vvv 設定伺服器端列印的消息的詳細程度,其中-v僅列印錯誤和警告信息,-vv在-v的基礎上還會列印客戶端的命令和相應,-vvv在-vv的基礎上還會列印內存狀態轉換信息;
13)-f <factor> 用於設置chunk大小的遞增因子;
14)-n <bytes> 最小的chunk大小,預設配置為48個位元組;
15)-t <num> Memcached伺服器使用的線程數,預設配置為4個;
16)-L 嘗試使用大內存頁;
17)-R 每個事件的最大請求數,預設配置為20個;
18)-C 禁用CAS,CAS模式會帶來8個位元組的冗餘;
2. Redis簡介
Redis是一個開源的key-value存儲系統。與Memcached類似,Redis將大部分數據存儲在內存中,支持的數據類型包括:字
符串、哈希表、鏈表、集合、有序集合以及基於這些數據類型的相關操作。Redis使用C語言開發,在大多數像Linux、BSD和Solaris等
POSIX系統上無需任何外部依賴就可以使用。Redis支持的客戶端語言也非常豐富,常用的計算機語言如C、C#、C++、Object-C、PHP、
Python、Java、Perl、Lua、Erlang等均有可用的客戶端來訪問Redis伺服器。當前Redis的應用已經非常廣泛,國內像新浪、淘
寶,國外像Flickr、Github等均在使用Redis的緩存服務。
Redis的安裝非常方便,只需從http://redis.io/download獲取源碼,然後make && make
install即可。默認情況下,Redis的伺服器啟動程序和客戶端程序會安裝到/usr/local/bin目錄下。在啟動Redis伺服器時,我們
需要為其指定一個配置文件,預設情況下配置文件在Redis的源碼目錄下,文件名為redis.conf。
2. 怎麼查看linux是否安裝了memcache
安裝軟體一般有2種,rpm和源碼
rpm-qa|grepmemcache#rpm包查詢
find/-name"memcache"#查看源碼安裝文件
3. 小白談memcache和memcached的區別
Memcache是什麼?
Memcache是一個自由和開放源代碼、高性能、分配的內存對象緩存系統。用於加速動態web應用程序,減輕資料庫負載。它可以應對任意多個連接,使用非阻塞的網路IO。由於它的工作機制是在內存中開辟一塊空間,然後建立一個Hash表,Memcached自管理這些Hash表。
Memcached是簡單而強大的。它簡單的設計促進迅速部署,易於發展所面臨的問題,解決了很多大型數據緩存。它的API可供最流行的語言。
Memcache官方網站:http://memcached.org/
Memcached又是什麼?
Memcache是該系統的項目名稱,Memcached是該系統的主程序文件(字母d可以理解為daemon),以守護程序方式運行於一個或多個伺服器中,隨時接受客戶端的連接操作,使用共享內存存取數據。
memcache客戶端(php)
PHP有兩個memcache客戶端:php memcache和php memcached。
php memcache獨立用php實現,是老客戶端,從我們實踐中已發現有多個問題,而且功能少,屬性也可設置的少;
http://pecl.php.net/package/memcache
php memcached是基於原生的c的libmemcached的擴展,更加完善,建議替換為php memcached。
http://pecl.php.net/package/memcached
memcached安裝(服務端)
cd /root/lnmp/src/
wget http://memcached.googlecode.com/files/memcached-1.4.15.tar.gz
tar xzf memcached-1.4.15.tar.gz
cd memcached-1.4.15
./configure --prefix=/usr/local/memcached
make && make install
ln -s /usr/local/memcached/bin/memcached /usr/bin/memcached
/bin/cp scripts/memcached.sysv /etc/init.d/memcached
sed -i 's@^USER=.*@USER=root@' /etc/init.d/memcached
sed -i 's@chown@#chown@' /etc/init.d/memcached
sed -i 's@/var/run/memcached/memcached.pid@/var/run/memcached.pid@' /etc/init.d/memcached
sed -i 's@^prog=.*@prog="/usr/local/memcached/bin/memcached"@' /etc/init.d/memcached #前面有軟鏈接,這里可以省略
chmod +x /etc/init.d/memcached
chkconfig --add memcached
chkconfig memcached on
cd ..
啟動memcached:
service memcached start #或者執行下面
memcached -p 11211 -l 127.0.0.1 -d -u root -P /var/run/memcached.pid -m 64M -c 1024
幾個參數的解釋:
-p memcached監聽的TCP埠
-l 監聽的ip地址,127.0.0.1是本機,當然也可以寫上你的伺服器IP,如:10.0.0.10,這是我伺服器的IP地址,如果你需要多個伺服器都能夠讀取這台memcached的緩存數據,那麼就必須設定這個ip
-d 以daemon方式運行,將程序放入後台
-u memcached的運行用戶,我設定的是nobody
-P memcached的pid文件路徑
-m memcached可以使用的最大內存數量
-c memcached同時可以接受的最大的連接數
如果你希望以socket方式來訪問memcached,那麼在啟動的時候就必須去掉 -l和-p參數,並加上-s參數:
-s memcached的socket文件路徑
php中memcache擴展組件的安裝:
tar xzf memcache-2.2.7.tgz
cd memcache-2.2.7
/usr/local/php/bin/phpize
./configure --with-php-config=/usr/local/php/bin/php-config
make && make install
cd ../
按照我的環境,編譯出來的memcache.so自動生成在/usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20121212/ 目錄下,如果你的環境不一樣,你得根據自己情況修改你的php.ini了。
接著要做的工作就是讓php載入這個擴展,編輯你的php.ini,在適當位置(通常是最後,也可以是獨立的一個ini文件)加入如下行:
extension=memcache.so
然後重啟php或者apache,運行一個phpinfo()來確認一下,正常的話你應該可以看到這個了:memcache
php-memcache的簡單使用舉例:
<?php
$memcache = new Memcache;
$memcache->connect('127.0.0.1','11211');
$memcache->setCompressThreshold(20000, 0.2); // 設置壓縮
echo $memcache->getVersion(); // 輸出memcached版本
$test = array(1,2,3,4,5,'abcde'); //生成一個數組
if($memcache->get('test')){
print_r($memcache->get('test')); //獲取數據
echo "\n";
echo 'cached';
echo "\n";
}else{
$memcache->set('test',$test,0,30); //寫入數據
echo 'no cache';
echo "\n";
}
?>
php中memcached擴展組件的安裝(LNMP一鍵安裝包):
最新版ibmemcached-1.0.17.tar.gz可能會報錯
error: 『HAVE_MEMCACHED_BINARY』 was not declared in this scope
用libmemcached-1.0.16.tar.gz沒問題
安裝如下:
wget https://launchpad.net/libmemcached/1.0/1.0.16/+download/libmemcached-1.0.16.tar.gz
wget http://pecl.php.net/get/memcached-2.1.0.tgz
tar xzf libmemcached-1.0.16.tar.gz
cd libmemcached-1.0.16
./configure --with-memcached=/usr/local/memcached
make && make install
cd ..
tar xzf memcached-2.1.0.tgz
cd memcached-2.1.0
/usr/local/php/bin/phpize
./configure --with-php-config=/usr/local/php/bin/php-config
make && make install
按照我的環境,編譯出來的memcached.so自動生成在 /usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20121212/ 目錄下,如果你的環境不一樣,你得根據自己情況修改你的php.ini了。
接著要做的工作就是讓php載入這個擴展,編輯你的php.ini,在適當位置(通常是最後,也可以是獨立的一個ini文件)加入如下行:
extension=memcached.so
然後重啟php或者apache,運行一個phpinfo()來確認一下,正常的話你應該可以看到這個了:memcached
總結:
其實很簡單,memcache是php的一個擴展,用於php管理memcached(服務端),php-memcache.dll。
如果安裝了memcached(服務端)不安裝擴展,那麼php無法操控memcached,但是命令行使用起來沒有問題
如果安裝了PHP memcache客戶端(php memcache和php memcached)。但是沒有安裝memcached(服務端)服務,那麼這個就無法使用
只有同時安裝了memcached(服務端)和PHP memcache客戶端擴展才可以提高動態網站性能
4. php7無法安裝memcache擴展 系統 centos-6.8 Nginx-1.10.2 PHP-7.0.13/5.6.28 memcached-1.4
一 下載需要的源碼包
所有安裝包均選用最新的。
1. 下載libevent2.0.22
點擊紅色部分下載
下載memcached1.4.24
點擊紅色部分,下載最新版本
下載php擴展memcache3.0.8
選擇需要的版本
二 安裝詳細步驟
首先將以上三個軟體包下載到/tmp目錄下
1. 安裝libevent
cd /tmp #首先進入到該下載包的目錄
tar zxvf libevent-2.0.22-stable.tar.gz #解壓包cd libevent-2.0.22-stable #進入到解壓的目錄./configure --prefix=/usr/local #編譯前配置,生成Makefile文件,路徑可自行更改make; make install #編譯+安裝
1
測試是否安裝成功
看到這些信息,表示成功啦
2. 安裝memcached
cd /tmp #首先進入到該下載包的目錄
tar zxvf memcached-1.4.24.tar.gz #解壓包
cd memcached-1.4.24 #進入到解壓的目錄
./configure –with-libevent=/usr/local #編譯前配置,生成Makefile文件,路徑必須與libevent中一致make; make install #編譯+安裝
1
測試是否安裝成功
表示成功的信息
通過以上操作,就完成了memcached伺服器的安裝。特別的簡單吧!現在就來搞一搞memcache的php擴展安裝吧3. 安裝擴展
cd /tmp #首先進入到該下載包的目錄
tar zxvf memcache-3.0.8.tgz #解壓包
cd memcache-3.0.8 #進入到解壓的目錄
/opt/lampp/bin/phpize #動態為php添加擴展。phpize路徑可能不一致,請根據自己的實際情況./configure –enable-memcache –with-php-config=/opt/lampp/bin/php-config –with-zlib-dir #php-config請根據自己環境情況填寫make; make install #編譯+安裝
1
完成以上步驟時,心情愉悅的點擊了enter,准備喝口水瀟灑一下,結果出現了一下錯誤(這也是我寫這篇博客的原因,要不都懶得記錄了)錯誤信息
看了下代碼錯誤信息,說是zlib.h找不到。找不到就給他安一個嘛。真是的安裝zlib
下載zlib-1.2.8.tar.gz
下載地址:http://www.zlib.net/
如圖:
紅色部分點擊
cd /tmp #首先進入到該下載包的目錄
tar zxvf zlib-1.2.8.tar.gz #解壓包
cd zlib-1.2.8 #進入到解壓的目錄
./configure --prefix=/usr/local/zlib
make; make install #編譯+安裝
1
再進行配置一下系統的文件,載入剛才編譯安裝的zlib生成的庫文件vi /etc/ld.so.conf.d/zlib.conf
加入如下內容後保存退出: /usr/local/zlib/lib也就是添加安裝目錄的文件路徑,庫文件。ldconfig 運行之後就會載入安裝的庫文件了。
OK,到這一步了,此時,重新在memcache的php擴展中執行make;make install命令如果看到以下信息,表示成功:
擴展安裝成功
三 配置php.ini文件
首先通過phpinfo函數,找到php.ini的路徑,我的是:/opt/lampp/etc/php.ini在其中添加如下內容:
修改extension_dir路徑:
extension_dir = 「/opt/lampp/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20121212/」
extension=memcache.so
[Memcache]
memcache.allow_failover = 1
memcache.max_failover_attempts=20
memcache.chunk_size =8192
然後重新啟動apache,再次通過phpinfo查看一下情況。如果有如下內容,表示配置成功:
信息
四 配置memcached伺服器
啟動memcached伺服器
memcached -d -m 10 -u root -l 127.0.0.1 -p 11211 -c 256 -P /tmp/memcached.pid參數說明:
-d選項是啟動一個守護進程,
-m是分配給Memcache使用的內存數量,單位是MB,我這里是10MB,-u是運行Memcache的用戶,我這里是root,
-l是監聽的伺服器IP地址,如果有多個地址的話,我這里指定了伺服器的IP地址127.0.0.1,-p是設置Memcache監聽的埠,我這里設置了11211,最好是1024以上的埠,-c選項是最大運行的並發連接數,默認是1024,我這里設置了256,按照你伺服器的負載量來設定,-P是設置保存Memcache的pid文件,我這里是保存在 /tmp/memcached.pid2. 結束memcached進行
kill cat /tmp/memcached.pid
3. 檢查memcached是否已經啟動
看到綠色框中內容,就表示完成
五 測試php的memcache擴展
<?php
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.12.201", 13001);
$mem->set('key','This is a test!', 0, 60);$val = $mem->get('key');
echo $val;
?>
寫在後面:大家有興趣可以將session改為使用memcache來保存。php自身使用文件的方式,不太好,動不動文件大小總和就上G了。