翻译一篇技术评论社的文章，是讲memcached的连载。同学说这个东西非常实用，希望大家喜欢。
发表日：2008/7/2
作者：长野雅广(Masahiro Nagano)
原文链接：
我是开发部系统运营组的长野。 日常负责程序的运营。从今天開始。将分几次针对近期在Web应用的可扩展性领域 的热门话题memcached，与我公司开发部研究开发组的前坂一起。 说明其内部结构和使用。
memcached是什么？
是以 旗下 公司的 为首开发的一款软件。
如今已成为 、 、 、 、LiveJournal等众多服务中 提高Web应用扩展性的重要因素。
很多Web应用都将数据保存到RDBMS中，应用server从中读取数据并在浏览器中显示。 但随着数据量的增大、訪问的集中，就会出现RDBMS的负担加重、数据库响应恶化、 站点显示延迟等重大影响。
这时就该memcached大显身手了。
memcached是高性能的分布式内存缓存server。 一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，降低数据库訪问次数。以提高动态Web应用的速度、 提高可扩展性。
图1 普通情况下memcached的用途
memcached的特征
memcached作为快速执行的分布式缓存server，具有下面的特点。
- 协议简单
- 基于libevent的事件处理
- 内置内存存储方式
- memcached不互相通信的分布式
协议简单
memcached的serverclient通信并不使用复杂的XML等格式， 而使用简单的基于文本行的协议。因此，通过telnet 也能在memcached上保存数据、取得数据。
以下是样例。
$ telnet localhost 11211 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost.localdomain (127.0.0.1). Escape character is '^]'. set foo 0 0 3 （保存命令） bar （数据） STORED （结果） get foo （取得命令） VALUE foo 0 3 （数据） bar （数据）
协议文档位于memcached的源码内，也能够參考下面的URL。
基于libevent的事件处理
libevent是个程序库，它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能 封装成统一的接口。即使对server的连接数添加。也能发挥O(1)的性能。 memcached使用这个libevent库。因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。
关于事件处理这里就不再具体介绍，能够參考Dan Kegel的The C10K Problem。
- libevent:
- The C10K Problem:
内置内存存储方式
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。 因为数据仅存在于内存中，因此重新启动memcached、重新启动操作系统会导致所有数据消失。 另外，内容容量达到指定值之后，就基于LRU(Least Recently Used)算法自己主动删除不使用的缓存。 memcached本身是为缓存而设计的server，因此并没有过多考虑数据的永久性问题。
关于内存存储的具体信息。本连载的第二讲以后前坂会进行介绍，请届时參考。
memcached不互相通信的分布式
memcached虽然是“分布式”缓存server，但server端并没有分布式功能。
各个memcached不会互相通信以共享信息。
那么。如何进行分布式呢？ 这全然取决于client的实现。本连载也将介绍memcached的分布式。
图2 memcached的分布式
接下来简介一下memcached的用法。
安装memcached
memcached的安装比較简单。这里稍加说明。
memcached支持很多平台。
- Linux
- FreeBSD
- Solaris (memcached 1.2.5以上版本号)
- Mac OS X
另外也能安装在Windows上。这里使用Fedora Core 8进行说明。
memcached的安装
执行memcached须要本文开头介绍的libevent库。Fedora 8中有现成的rpm包， 通过yum命令安装就可以。
$ sudo yum install libevent libevent-devel
memcached的源码能够从memcached站点上下载。本文执笔时的最新版本号为1.2.5。 Fedora 8尽管也包括了memcached的rpm。但版本号比較老。由于源码安装并不困难。 这里就不使用rpm了。
- 下载memcached：
memcached安装与一般应用程序同样。configure、make、make install即可了。
$ wget http://www.danga.com/memcached/dist/memcached-1.2.5.tar.gz $ tar zxf memcached-1.2.5.tar.gz $ cd memcached-1.2.5 $ ./configure $ make $ sudo make install
默认情况下memcached安装到/usr/local/bin下。
memcached的启动
从终端输入下面命令，启动memcached。
$ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -vv slab class 1: chunk size 88 perslab 11915 slab class 2: chunk size 112 perslab 9362 slab class 3: chunk size 144 perslab 7281 中间省略 slab class 38: chunk size 391224 perslab 2 slab class 39: chunk size 489032 perslab 2 <23 server listening <24 send buffer was 110592, now 268435456 <24 server listening (udp) <24 server listening (udp) <24 server listening (udp) <24 server listening (udp)
这里显示了调试信息。这样就在前台启动了memcached，监听TCPport11211 最大内存使用量为64M。调试信息的内容大部分是关于存储的信息， 下次连载时详细说明。
作为daemon后台启动时，仅仅需
$ /usr/local/bin/memcached -p 11211 -m 64m -d
这里使用的memcached启动选项的内容例如以下。
| 选项 | 说明 |
| -p | 使用的TCPport。 默觉得11211 |
| -m | 最大内存大小。 默觉得64M |
| -vv | 用very vrebose模式启动。调试信息和错误输出到控制台 |
| -d | 作为daemon在后台启动 |
上面四个是经常使用的启动选项。其它还有非常多。通过
$ /usr/local/bin/memcached -h
命令能够显示。很多选项能够改变memcached的各种行为。 推荐读一读。
用client连接
很多语言都实现了连接memcached的client，当中以Perl、PHP为主。 只memcached站点上列出的语言就有
- Perl
- PHP
- Python
- Ruby
- C#
- C/C++
- Lua
等等。
- memcachedclientAPI：
这里介绍通过mixi正在使用的Perl库链接memcached的方法。
使用Cache::Memcached
Perl的memcachedclient有
- Cache::Memcached
- Cache::Memcached::Fast
- Cache::Memcached::libmemcached
等几个CPAN模块。这里介绍的Cache::Memcached是memcached的作者Brad Fitzpatric的作品， 应该算是memcached的client中应用最为广泛的模块了。
- Cache::Memcached - search.cpan.org:
使用Cache::Memcached连接memcached
以下的源码为通过Cache::Memcached连接刚才启动的memcached的样例。
#!/usr/bin/perl use strict; use warnings; use Cache::Memcached; my $key = "foo"; my $value = "bar"; my $expires = 3600; # 1 hour my $memcached = Cache::Memcached->new({ servers => ["127.0.0.1:11211"], compress_threshold => 10_000 }); $memcached->add($key, $value, $expires); my $ret = $memcached->get($key); print "$ret\n"; 在这里，为Cache::Memcached指定了memcachedserver的IP地址和一个选项，以生成实例。
Cache::Memcached经常使用的选项例如以下所看到的。
| 选项 | 说明 |
| servers | 用数组指定memcachedserver和port |
| compress_threshold | 数据压缩时使用的值 |
| namespace | 指定加入到键的前缀 |
另外。Cache::Memcached通过Storable模块能够将Perl的复杂数据序列化之后再保存。 因此散列、数组、对象等都能够直接保存到memcached中。
保存数据
向memcached保存数据的方法有
- add
- replace
- set
它们的用法都同样：
my $add = $memcached->add( '键', '值', '期限' ); my $replace = $memcached->replace( '键', '值', '期限' ); my $set = $memcached->set( '键', '值', '期限' );
向memcached保存数据时能够指定期限(秒)。
不指定期限时，memcached依照LRU算法保存数据。 这三个方法的差别例如以下：
| 选项 | 说明 |
| add | 仅当存储空间中不存在键同样的数据时才保存 |
| replace | 仅当存储空间中存在键同样的数据时才保存 |
| set | 与add和replace不同，不管何时都保存 |
获取数据
获取数据能够使用get和get_multi方法。
my $val = $memcached->get('键'); my $val = $memcached->get_multi('键1', '键2', '键3', '键4', '键5'); 一次取得多条数据时使用get_multi。
get_multi能够非同步地同一时候取得多个键值， 其速度要比循环调用get快数十倍。
删除数据
删除数据使用delete方法。只是它有个独特的功能。
$memcached->delete('键', '堵塞时间(秒)'); 删除第一个參数指定的键的数据。
第二个參数指定一个时间值，能够禁止使用相同的键保存新数据。
此功能能够用于防止缓存数据的不完整。可是要注意，set函数忽视该堵塞。照常保存数据
增一和减一操作
能够将memcached上特定的键值作为计数器使用。
my $ret = $memcached->incr('键'); $memcached->add('键', 0) unless defined $ret; 增一和减一是原子操作。但未设置初始值时，不会自己主动赋成0。因此， 应当进行错误检查。必要时增加初始化操作。并且，server端也不会对 超过2<sup>32</sup>时的行为进行检查。
总结
这次简介了memcached。以及它的安装方法、PerlclientCache::Memcached的用法。 仅仅要知道，memcached的用法十分简单就足够了。
下次由前坂来说明memcached的内部结构。了解memcached的内部构造， 就能知道怎样使用memcached才干使Web应用的速度更上一层楼。
欢迎继续阅读下一章。
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