标题：跟ArthurXF探讨大型网站架构——资料篇2
出处：BIWEB开源PHP WMS系统创始人ArthurXF肖飞的blog
时间：Sun, 12 Aug 2007 15:29:47 +0000
作者：ArthurXF
地址：http://www.bizeway.net/read.php/159.htm

内容：
　　上一篇我们看了分布式运算的资料，这次我们来看看分布式内存共享。目前在ＰＨＰ领域中能够做到分布式内存共享的只有Memcache。

1.memcached详细介绍。
引用
通常的网页缓存方式有动态缓存和静态缓存等几种，在ASP.NET中已经可以实现对页面局部进行缓存，而使用memcached的缓存比 ASP.NET的局部缓存更加灵活，可以缓存任意的对象，不管是否在页面上输出。而memcached最大的优点是可以分布式的部署，这对于大规模应用来 说也是必不可少的要求。
LiveJournal.com使用了memcached在前端进行缓存，取得了良好的效果，而像wikipedia,sourceforge等也采用了或即将采用memcached作为缓存工具。memcached可以大规模网站应用发挥巨大的作用。

Memcached是什么?
Memcached是高性能的，分布式的内存对象缓存系统，用于在动态应用中减少数据库负载，提升访问速度。
Memcached由Danga Interactive开发，用于提升LiveJournal.com访问速度的。LJ每秒动态页面访问量几千次，用户700万。Memcached将数据库负载大幅度降低，更好的分配资源，更快速访问。

如何使用memcached-Server端?
在服务端运行：
# ./memcached -d -m 2048 -l 10.0.0.40 -p 11211
这将会启动一个占用2G内存的进程，并打开11211端口用于接收请求。由于32位系统只能处理4G内存的寻址，所以在大于4G内存使用PAE的32位服务器上可以运行2-3个进程，并在不同端口进行监听。

如何使用memcached-Client端?
在应用端包含一个用于描述Client的Class后，就可以直接使用，非常简单。
PHP Example:
$options["servers"] = array("192.168.1.41:11211", "192.168.1.42:11212");
$options["debug"] = false;
$memc = new MemCachedClient($options);
$myarr = array("one","two", 3);
$memc->set("key_one", $myarr);
$val = $memc->get("key_one");
print $val[0]."\n"; // prints 'one‘
print $val[1]."\n"; // prints 'two‘
print $val[2]."\n"; // prints 3

为什么不使用数据库做这些？

暂且不考虑使用什么样的数据库(MS-SQL, Oracle, Postgres, MysQL-InnoDB, etc..), 实现事务(ACID，Atomicity, Consistency, Isolation, and Durability )需要大量开销，特别当使用到硬盘的时候，这就意味着查询可能会阻塞。当使用不包含事务的数据库（例如Mysql-MyISAM），上面的开销不存在，但 读线程又可能会被写线程阻塞。
Memcached从不阻塞，速度非常快。

为什么不使用共享内存?
最初的缓存做法是在线程内对对象进行缓存，但这样进程间就无法共享缓存，命中率非常低，导致缓存效率极低。后来出现了共享内存的缓存，多个进程或者线程共享同一块缓存，但毕竟还是只能局限在一台机器上，多台机器做相同的缓存同样是一种资源的浪费，而且命中率也比较低。
Memcached Server和Clients共同工作，实现跨服务器分布式的全局的缓存。并且可以与Web Server共同工作，Web Server对CPU要求高，对内存要求低，Memcached Server对CPU要求低，对内存要求高，所以可以搭配使用。

Mysql 4.x的缓存怎么样?
Mysql查询缓存不是很理想，因为以下几点：
当指定的表发生更新后，查询缓存会被清空。在一个大负载的系统上这样的事情发生的非常频繁，导致查询缓存效率非常低，有的情况下甚至还不如不开，因为它对cache的管理还是会有开销。
在32位机器上，Mysql对内存的操作还是被限制在4G以内，但memcached可以分布开，内存规模理论上不受限制。
Mysql上的是查询缓存，而不是对象缓存，如果在查询后还需要大量其它操作，查询缓存就帮不上忙了。
如果要缓存的数据不大，并且查询的不是非常频繁，这样的情况下可以用Mysql 查询缓存，不然的话memcached更好。

数据库同步怎么样？
这里的数据库同步是指的类似Mysql Master-Slave模式的靠日志同步实现数据库同步的机制。
你可以分布读操作，但无法分布写操作，但写操作的同步需要消耗大量的资源，而且这个开销是随着slave服务器的增长而不断增长的。
下一步是要对数据库进行水平切分，从而让不同的数据分布到不同的数据库服务器组上，从而实现分布的读写，这需要在应用中实现根据不同的数据连接不同的数据库。
当这一模式工作后（我们也推荐这样做），更多的数据库导致更多的让人头疼的硬件错误。
Memcached可以有效的降低对数据库的访问，让数据库用主要的精力来做不频繁的写操作，而这是数据库自己控制的，很少会自己阻塞 自己。

Memcached快吗？

非常快，它使用libevent，可以应付任意数量打开的连接（使用epoll，而非poll），使用非阻塞网络IO，分布式散列对象到不同的服务器，查询复杂度是O(1)。(于敦德)

参考资料：
Distributed Caching with Memcached | Linux Journal
http://www.danga.com/
http://www.linuxjournal.com/article/7451



2.memcached在freebsd下的安装：
引用
步骤1：安装memcached
代码:
# cd /usr/ports/databases/memcached/
# make install

步骤2：启动memcached
代码:
#/usr/bin/memcached -d -m 128 -l 192.168.1.1 -p 11211 -u httpd
参数解释：
-d 以守护程序（daemon）方式运行 memcached；
-m 设置 memcached 可以使用的内存大小，单位为 M；
-l 设置监听的 IP 地址，如果是本机的话，通常可以不设置此参数；
-p 设置监听的端口，默认为 11211，所以也可以不设置此参数；
-u 指定用户，如果当前为 root 的话，需要使用此参数指定用户。

以上以完成了memcached的安装及启动!
使用时按要求填上IP与端口既可



3.memcached 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，客户端可以由各种语言编写，目前已知的客户端 API 包括 Perl/PHP/Python/Ruby/Java/C#/C 等等。PHP 等客户端在与 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，保存到 memcached 中的对象实际上是放置内存中的，并不是保存在 cache 文件中的，这也是为什么 memcached 能够如此高效快速的原因。注意，这些对象并不是持久的，服务停止之后，里边的数据就会丢失。

点击在新窗口中浏览此图片
http://nio.infor96.com/wp-...


4.安装php对memcache支持模块
有两种方法可以使 PHP 作为 memcached 客户端，调用 memcached 的服务进行对象存取操作。

第一种，PHP 有一个叫做 memcache 的扩展，Linux 下编译时需要带上 –enable-memcache[=DIR] 选项，Window 下则在 php.ini 中去掉 php_memcache.dll 前边的注释符，使其可用。
http://pecl.php.net/package/memcache

除此之外，还有一种方法，可以避开扩展、重新编译所带来的麻烦，那就是直接使用 php-memcached-client。
http://nio.infor96.com/wp-content/uploads/2006/04/memcached-client.zip
本文选用第二种方式，虽然效率会比扩展库稍差一些，但问题不大。

5.PHP memcached 应用示例
引用
首先 下载 memcached-client.php，在下载了 memcached-client.php 之后，就可以通过这个文件中的类“memcached”对 memcached 服务进行操作了。其实代码调用非常简单，主要会用到的方法有 add()、get()、replace() 和 delete()，方法说明如下：

add ($key, $val, $exp = 0)
往 memcached 中写入对象，$key 是对象的唯一标识符，$val 是写入的对象数据，$exp 为过期时间，单位为秒，默认为不限时间；

get ($key)
从 memcached 中获取对象数据，通过对象的唯一标识符 $key 获取；

replace ($key, $value, $exp=0)
使用 $value 替换 memcached 中标识符为 $key 的对象内容，参数与 add() 方法一样，只有 $key 对象存在的情况下才会起作用；

delete ($key, $time = 0)
删除 memcached 中标识符为 $key 的对象，$time 为可选参数，表示删除之前需要等待多长时间。

下面是一段简单的测试代码，代码中对标识符为 'mykey' 的对象数据进行存取操作：






是不是很简单，在实际应用中，通常会把数据库查询的结果集保存到 memcached 中，下次访问时直接从 memcached 中获取，而不再做数据库查询操作，这样可以在很大程度上减轻数据库的负担。通常会将 SQL 语句 md5() 之后的值作为唯一标识符 key。下边是一个利用 memcached 来缓存数据库查询结果集的示例（此代码片段紧接上边的示例代码）：





可以看出，使用 memcached 之后，可以减少数据库连接、查询操作，数据库负载下来了，脚本的运行速度也提高了。



6.使用memcache情况，计数器、数据压缩的例子
引用

使用情况一：统计 


其实我们可以用increment方法代替上面的做法


 

数据压缩：

使用压缩：



使用情况说明：

前台比较 目前内存bytes 总共读取bytes_read 总共写入bytes_written
 
压缩前 700085 700081 416
 
压缩后 1131 1125 13
 
可能看到压缩后明显占用内存少了不少

 

Memcache内存的更新清理(delete flush)


内存超量的测试(set)

 我们把内存设为2M

./memcached -d -m 2 -p 11211 -u root

 

执行结果：

test1->设置成功
内存:600042
test2->设置成功
内存:1200084
test3->设置失败
test4->设置成功
内存:1200084
test5->设置失败
test6->设置失败

刚好印证我们的计算，不过20万的repeat为什么会失败，不是太了解，，，，，，

总结：
示例：





现在ArthurXF本人正在搞PHP等技术培训，如果想学习的人可以跟我联系。另外培训的招生简章在这个网址，想了解的可以去看看。加我QQ：29011218交流也可。
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