安装和使用memcached

忘是亡心i 2022-02-13 09:16 210阅读 0赞

如何将 memcached 融入到您的环境中？

在开始安装和使用 using memcached 之前，我们需要了解如何将 memcached 融入到您的环境中。虽然在任何地方都可以使用 memcached，但我发现需要在数据库层中执行几个经常性查询时，memcached 往往能发挥最大的效用。我经常会在数据库和应用服务器之间设置一系列 memcached 实例，并采用一种简单的模式来读取和写入这些服务器。图 1 可以帮助您了解如何设置应用程序体系结构：

图 1. 使用 memcached 的示例应用程序体系结构  
![使用 memcached 的示例应用程序体系结构][memcached]

体系结构相当容易理解。我建立了一个 Web 层，其中包括一些 Apache 实例。下一层是应用程序本身。这一层通常运行于 Apache Tomcat 或其他开源应用服务器之上。再下面一层是配置 memcached 实例的地方 — 即应用服务器与数据库服务器之间。在使用这种配置时，需要采用稍微不同的方式来执行数据库的读取和写入操作。

读取

我执行读取操作的顺序是从 Web 层获取请求（需要执行一次数据库查询）并检查之前在缓存中存储的查询结果。如果我找到所需的值，则返回它。如果未找到，则执行查询并将结果存储在缓存中，然后再将结果返回给 Web 层。

写入

将数据写入到数据库中时，首先需要执行数据库写入操作，然后将之前缓存的任何受此写入操作影响的结果设定为无效。此过程有助于防止缓存和数据库之间出现数据不一致性。

安装 memcached

memcached 支持一些操作系统，包括 Linux®、Windows®、Mac OS 和 Solaris。在本文中，我将详细介绍如何通过源文件构建和安装 memcached。采用这种方式的主要原因是我在遇到问题时可以查看源代码。

libevent

[libevent][] 是安装 memcached 的唯一前提条件。它是 memcached 所依赖的异步事件通知库。您可以在 [monkey.org][libevent] 上找到关于 libevent 的源文件。接下来，找到其最新版本的源文件。对于本文，我们使用稳定的 1.4.11 版本。获取了归档文件之后，将它解压到一个方便的位置，然后执行清单 1 中的命令：

清单 1. 生成和安装 libevent

./configure
			
make
				
make install
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

memcached

从 [Danga Interactive][libevent] 获取 memcached 源文件，仍然选择最新的分发版。在撰写本文时，其最新版本是 1.4.0。将 tar.gz 解压到方便的位置，并执行清单 2 中的命令：

清单 2. 生成和安装 memcached

./configure
			
make
				
make install
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

完成这些步骤之后，您应该安装了一个 memcached 工作副本，并且可以使用它了。让我们进行简单介绍，然后使用它。

使用 memcached

要开始使用 memcached，您首先需要启动 memcached 服务器，然后使用 telnet 客户机连接到它。

要启动 memcached，执行清单 3 中的命令：

清单 3. 启动 memcached

这会以守护程序的形式启动 memcached（`-d`），为其分配 2GB 内存（`-m 2048`），并指定监听 localhost，即端口 11211。您可以根据需要修改这些值，但以上设置足以完成本文中的练习。接下来，您需要连接到 memcached。您将使用一个简单的 telnet 客户机连接到 memcached 服务器。

大多数操作系统都提供了内置的 telnet 客户机，但如果您使用的是基于 Windows 的操作系统，则需要下载第三方客户机。我推荐使用 [PuTTy][libevent]。

安装了 telnet 客户机之后，执行清单 4 中的命令：

清单 4. 连接到 memcached

如果一切正常，则应该得到一个 telnet 响应，它会指示 Connected to localhost（已经连接到 localhost）。如果未获得此响应，则应该返回之前的步骤并确保 libevent 和 memcached 的源文件都已成功生成。

您现现已经登录到 memcached 服务器。此后，您将能够通过一系列简单的命令来与 memcached 通信。9 个 memcached 客户端命令可以分为三类：

*  基本
 *  高级
 *  管理

基本 memcached 客户机命令

您将使用五种基本 memcached 命令执行最简单的操作。这些命令和操作包括：

*  `set`
 *  `add`
 *  `replace`
 *  `get`
 *  `delete`

前三个命令是用于操作存储在 memcached 中的键值对的标准修改命令。它们都非常简单易用，且都使用清单 5 所示的语法：

清单 5. 修改命令语法

表 1 定义了 memcached 修改命令的参数和用法。

表 1. memcached 修改命令参数

<table style="margin:0px; padding:0px; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; border:1px solid rgb(192,192,192); color:rgb(57,57,57); font-family:verdana,'ms song',Arial,Helvetica,sans-serif; font-size:14px; line-height:21px; background-color:rgb(250,247,239)"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px"> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <th style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse"> 参数</th> 
   <th style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse"> 用法</th> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> key</td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> key 用于查找缓存值</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> flags</td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> 可以包括键值对的整型参数，客户机使用它存储关于键值对的额外信息</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> expiration time</td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> 在缓存中保存键值对的时间长度（以秒为单位，0 表示永远）</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> bytes</td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> 在缓存中存储的字节点</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> value</td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid rgb(192,192,192); border-collapse:collapse; word-break:normal!important"> 存储的值（始终位于第二行）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

现在，我们来看看这些命令的实际使用。

set   
`set` 命令用于向缓存添加新的键值对。如果键已经存在，则之前的值将被替换。

注意以下交互，它使用了 `set` 命令：

如果使用 `set` 命令正确设定了键值对，服务器将使用单词 STORED 进行响应。本示例向缓存中添加了一个键值对，其键为 `userId`，其值为 `12345`。并将过期时间设置为 0，这将向 memcached 通知您希望将此值存储在缓存中直到删除它为止。

add   
仅当缓存中不存在键时，`add` 命令才会向缓存中添加一个键值对。如果缓存中已经存在键，则之前的值将仍然保持相同，并且您将获得响应 NOT\_STORED。

下面是使用 `add` 命令的标准交互：

add userId 0 0 5
55555
NOT_STORED

add companyId 0 0 3
564
STORED
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

replace   
仅当键已经存在时，`replace` 命令才会替换缓存中的键。如果缓存中不存在键，那么您将从 memcached 服务器接受到一条 NOT\_STORED 响应。

下面是使用 `replace` 命令的标准交互：

set accountId 0 0 5
67890
STORED

replace accountId 0 0 5
55555
STORED
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

最后两个基本命令是 `get` 和 `delete`。这些命令相当容易理解，并且使用了类似的语法，如下所示：

接下来看这些命令的应用。

get   
`get` 命令用于检索与之前添加的键值对相关的值。您将使用 `get` 执行大多数检索操作。

下面是使用 `get` 命令的典型交互：

get userId
VALUE userId 0 5
12345
END

get bob
END
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如您所见，`get` 命令相当简单。您使用一个键来调用 `get`，如果这个键存在于缓存中，则返回相应的值。如果不存在，则不返回任何内容。

delete   
最后一个基本命令是 `delete`。`delete` 命令用于删除 memcached 中的任何现有值。您将使用一个键调用 `delete`，如果该键存在于缓存中，则删除该值。如果不存在，则返回一条 NOT\_FOUND 消息。

下面是使用 `delete` 命令的客户机服务器交互：

delete bob
NOT_FOUND

delete userId
DELETED

get userId
END
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

高级 memcached 客户机命令

可以在 memcached 中使用的两个高级命令是 `gets` 和 `cas`。`gets` 和 `cas` 命令需要结合使用。您将使用这两个命令来确保不会将现有的名称/值对设置为新值（如果该值已经更新过）。我们来分别看看这些命令。

gets   
`gets` 命令的功能类似于基本的 `get` 命令。两个命令之间的差异在于，`gets` 返回的信息稍微多一些：64 位的整型值非常像名称/值对的 “版本” 标识符。

下面是使用 `gets` 命令的客户机服务器交互：

get userId
VALUE userId 0 5
12345
END

gets userId
VALUE userId 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">4</span></span>
12345
END
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

考虑 `get` 和 `gets` 命令之间的差异。`gets` 命令将返回一个额外的值 — 在本例中是整型值 4，用于标识名称/值对。如果对此名称/值对执行另一个 `set` 命令，则 `gets` 返回的额外值将会发生更改，以表明名称/值对已经被更新。清单 6 显示了一个例子：

清单 6. set 更新版本指示符

gets userId
VALUE userId 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">5</span></span>
33333
END
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

您看到 `gets` 返回的值了吗？它已经更新为 5。您每次修改名称/值对时，该值都会发生更改。

cas   
`cas`（check 和 set）是一个非常便捷的 memcached 命令，用于设置名称/值对的值（如果该名称/值对在您上次执行 `gets` 后没有更新过）。它使用与 `set` 命令相类似的语法，但包括一个额外的值：`gets` 返回的额外值。

注意以下使用 `cas` 命令的交互：

gets userId
VALUE userId 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">6</span></span>
55555
END

cas userId 0 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">6</span></span>
33333
STORED
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如您所见，我使用额外的整型值 6 来调用 `gets` 命令，并且操作运行非常顺序。现在，我们来看看清单 7 中的一系列命令：

清单 7. 使用旧版本指示符的 `cas` 命令

gets userId
VALUE userId 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">8</span></span>
55555
END

cas userId 0 0 5 <span style="margin:0px; padding:0px"><span style="margin:0px; padding:0px">6</span></span>
33333
EXISTS
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意，我并未使用 `gets` 最近返回的整型值，并且 `cas` 命令返回 EXISTS 值以示失败。从本质上说，同时使用 `gets` 和 `cas` 命令可以防止您使用自上次读取后经过更新的名称/值对。

缓存管理命令

最后两个 memcached 命令用于监控和清理 memcached 实例。它们是 `stats` 和 `flush_all` 命令。

stats   
`stats` 命令的功能正如其名：转储所连接的 memcached 实例的当前统计数据。在下例中，执行 `stats` 命令显示了关于当前 memcached 实例的信息：

此处的大多数输出都非常容易理解。稍后在讨论缓存性能时，我还将详细解释这些值的含义。至于目前，我们先来看看输出，然后再使用新的键来运行一些 `set` 命令，并再次运行 `stats` 命令，注意发生了哪些变化。

flush\_all   
`flush_all` 是最后一个要介绍的命令。这个最简单的命令仅用于清理缓存中的所有名称/值对。如果您需要将缓存重置到干净的状态，则 `flush_all` 能提供很大的用处。下面是一个使用 `flush_all` 的例子：

get userId
VALUE userId 0 5
55555
END

flush_all
OK

get userId
END
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

缓存性能

在本文的最后，我将讨论如何使用高级 memcached 命令来确定缓存的性能。`stats` 命令用于调优缓存的使用。需要注意的两个最重要的统计数据是 et\_hits 和 get\_misses。这两个值分别指示找到名称/值对的次数（get\_hits）和未找到名称/值对的次数（get\_misses）。

结合这些值，我们可以确定缓存的利用率如何。初次启动缓存时，可以看到 get\_misses 会自然地增加，但在经过一定的使用量之后，这些 get\_misses 值应该会逐渐趋于平稳 — 这表示缓存主要用于常见的读取操作。如果您看到 get\_misses 继续快速增加，而 get\_hits 逐渐趋于平稳，则需要确定一下所缓存的内容是什么。您可能缓存了错误的内容。

确定缓存效率的另一种方法是查看缓存的命中率（hit ratio）。缓存命中率表示执行 `get` 的次数与错过 `get` 的次数的百分比。要确定这个百分比，需要再次运行 `stats` 命令，如清单 8 所示：

清单 8. 计算缓存命中率

现在，用 get\_hits 的数值除以 cmd\_gets。在本例中，您的命中率大约是 71%。在理想情况下，您可能希望得到更高的百分比 — 比率越高越好。查看统计数据并不时测量它们可以很好地判定缓存策略的效率。

常有命令如下：

启动/结束  
memcached -d -m 10 -u root -l 192.168.0.122 -p 11200 -c 256 -P /tmp/memcached.pid  
\-d 选项是启动一个守护进程，   
\-m 是分配给Memcache使用的内存数量，单位是MB，这里是10MB  
\-u 是运行Memcache的用户，这里是root  
\-l 是监听的服务器IP地址，如果有多个地址的话，这里指定了服务器的IP地址192.168.0.122   
\-p 是设置Memcache监听的端口，这里设置了12000，最好是1024以上的端口  
\-c 选项是最大运行的并发连接数，默认是1024，这里设置了256，按照你服务器的负载量来设定  
\-P 是设置保存Memcache的pid文件  
kill \`cat /tmp/memcached.pid\`

获取运行状态  
echo stats | nc 192.168.1.123 11200  
watch "echo stats | nc 192.168.1.123 11200" (实时状态)

[memcached]: /images/20220213/8a918943aa934a049c45c7ce727d8169.png
[libevent]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-memcached1/#resources