Memcached分析、安装、设置、工具

Memcached是一个高性能、分布式内存对象缓存体系，它主要用于减轻数据库负载，加快动态Web应用的相应速率。通过在内存中缓存数据和对象，Memcached减少了读取数据库的次数，从而提高了动态、数据库驱动网站的速率。下面是对Memcached的具体介绍：
功能特点

• 分布式缓存：
  
  
  
  • Memcached允许在多台服务器之间共享缓存数据，每台服务器上的Memcached实例可以独立运行，并通过网络互相通讯。
    
  
  
• 内存存储：
  
  
  
  • 数据存储在RAM中，因此访问速率非常快，险些接近CPU缓存的访问速率。
    
  
  
• 键值存储：
  
  
  
  • 数据以键值对的情势存储，此中键是唯一的标识符，用于检索数据。
    
  
  
• LRU算法：
  
  
  
  • 当缓存空间不敷时，Memcached利用迩来最少利用（Least Recently Used, LRU）算法来决定哪些数据项应该被扫除以腾出空间。
    
  
  
• 无认证安全机制：
  
  
  
  • Memcached缺乏内置的认证和安全机制，因此通常发起在防火墙后面运行Memcached，以避免未经授权的访问。
    
  
  
• 数据持久化：
  
  
  
  • Memcached不提供数据持久化，这意味着重启服务器或断电会导致全部缓存数据丢失。这通常不是题目，因为Memcached设计为缓存层，数据可以从主数据源（如数据库）重新加载。
    
  
  

工作原理

• 散列函数：
  
  
  
  • Memcached利用CRC-32算法对键进行哈希运算，以确定数据应存储在哪台服务器上。这称为“一致性哈希”，可以帮助数据匀称分布。
    
  
  
• 数据存储：
  
  
  
  • 每个Memcached服务器实例都有自己的内存存储空间，数据以键值对情势存储在内存中。
    
  
  
• 失效策略：
  
  
  
  • 可以为每个缓存项设置一个生存时间（TTL，Time To Live）。一旦凌驾TTL，缓存项将被视为无效并可能被更换。
    
  
  

利用场景

• 频繁读取的数据：
  
  
  
  • 如果有数据被频繁读取，但不经常改变，那么将其缓存在Memcached中可以极大地提高性能。
    
  
  
• 数据库负载平衡：
  
  
  
  • Memcached可以作为数据库的前置缓存，减少对数据库的直接访问，特殊是在处置惩罚热门数据时。
    
  
  
• 会话存储：
  
  
  
  • Web应用的用户会话数据也可以存储在Memcached中，以提高会话管理和用户登录的效率。
    
  
  

缺点

• 数据大小限制：
  
  
  
  • 单个缓存项的大小有限制，通常不凌驾1MB。
    
  
  
• 数据丢失风险：
  
  
  
  • 由于Memcached不提供数据持久化，所以在服务器重启或故障时，缓存数据将会丢失。
    
  
  
• 缺乏复杂的数据结构：
  
  
  
  • Memcached主要支持简朴的键值对，不像Redis那样支持更复杂的数据结构，如列表、聚集和排序集。
    
  
  

总之，Memcached是一个简朴但高效的缓存解决方案，实用于需要高速数据访问且数据量适中、更新频率低的场景。
安装与设置

安装

Memcached的安装相对简朴，在大多数Linux发行版中，可以通过包管理器轻松安装。比方，在Ubuntu上，你可以利用以下下令：

1. sudo apt-get install memcached

复制代码

在Windows上，你可以从Memcached的官方网站下载预编译的二进制文件。
设置

Memcached默认监听在本地的11211端口。你可以在启动时通报选项来更改其行为，比方，增加缓存大小：

1. memcached -m 64 -p 11211 -u nobody -l localhost

复制代码

这里，-m界说了最大内存分配（单位为MB），-p是监听的端口，-u是运行进程的用户，-l是监听的主机地点。
连接与操作

连接

客户端程序通过TCP连接到Memcached服务器，然后通过发送下令来操作数据。大多数编程语言都有现成的客户端库可以利用，如Python的pymemcache，Java的spymemcached，PHP的memcached扩展等。
下令

Memcached支持多种下令，此中最常用的包罗：

• set：用于设置键值对。
  
• get：用于获取存储的值。
  
• add：仅当键不存在时才设置键值对。
  
• replace：仅当键已存在时才更换其值。
  
• delete：删除一个键。
  
• incr 和 decr：对数值类型的值进行原子性的增减操作。
  

高级主题

分布式部署

Memcached的分布式部署涉及到多个Memcached实例。客户端需要实现一致性的哈希算法来确定哪个实例存储特定的键。这可以手动实现，或者利用像ketama如许的算法，它已经被很多客户端库所接纳。
优化

• 缓存掷中率：监控和优化缓存掷中率，确保经常访问的数据在缓存中。
  
• 内存管理：合理设置每个Memcached实例的内存大小，避免不必要的内存浪费。
  
• 网络优化：确保Memcached服务器和客户端之间的网络延迟尽可能低。
  

监控与调试

利用工具如telnet或nc（netcat）可以直接与Memcached服务器交互，执行下令和检察状态。别的，Memcached提供了stats下令来检察服务器的统计信息，这对于监控性能和诊断题目非常有用。
最佳实践

• 键定名规范：利用故意义且易于理解的键名，同时避免过长的键名，以节省内存和提高效率。
  
• 缓存一致性：确保缓存和后端数据源之间的数据一致性，通常通过设置适当的TTL或利用缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩的应对策略。
  
• 安全性：尽管Memcached本身没有内置的安全机制，但应通过防火墙规则和网络隔离来掩护Memcached服务器免受未经授权的访问。
  

常用的工具：

1. Memcached下令行工具

Memcached自带了一些基本的下令行工具，用于与Memcached服务器交互。最常用的是telnet或nc（Netcat），它们允许你直接发送Memcached下令。比方：

• 检察统计信息：
  
  1. telnet localhost 11211
  2. stats

  复制代码
• 设置键值对：
  
  1. echo "set testkey 0 60 9\r\nhello world\r\n" | nc localhost 11211

  复制代码
• 获取键值对：
  
  1. echo "get testkey\r\n" | nc localhost 11211

  复制代码

2. MCStats

MCStats是一个用于显示Memcached服务器统计信息的下令行工具。它可以以更友好的格式展示stats下令的效果，便于快速分析Memcached的状态。
3. MemAdmin

MemAdmin是一个基于Web的Memcached管理工具。它提供了一个图形界面，用于监控和管理Memcached服务器，包罗检察统计数据、管理缓存项、以及执行各种Memcached下令。
4. mcdump

mcdump是一个下令行工具，用于从Memcached服务器转储缓存的内容。它可以帮助你检察当前缓存中存储了哪些键值对，这对于调试和分析缓存策略非常有用。
5. mcslap

mcslap是Memcached自带的一个压力测试工具，用于评估Memcached服务器的性能。它可以通过并发发送大量的请求来模仿真实世界的负载，帮助你了解Memcached在高负载下的表现。
6. Memcached Tools Collection

这是一个由多个小工具组成的聚集，包罗mctop（类似于top下令，用于实时监控Memcached服务器的性能）、mcflush（用于清空Memcached缓存）等。
7. 第三方监控工具

除了上述专门针对Memcached的工具，尚有很多通用的监控和可视化工具可以用来监控Memcached的性能，如Grafana、Prometheus、Nagios、Zabbix等。这些工具通常需要配合相应的插件或导出器来收集Memcached的指标。
8. 编程语言库

险些全部的盛行编程语言都有用于与Memcached交互的库。这些库不仅提供了设置和获取缓存的接口，还通常包罗高级功能，如自动重连、一致性哈希等。比方，Python有pymemcache，Java有Spymemcached，PHP有memcached扩展等。

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