Memcache工作原理

jopen 7年前
Memcache是什么 
Memcache是danga.com的一个项目,最早是为 LiveJournal 服务的,目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站,来分担数据库的压力。 

它可以应对任意多个连接,使用非阻塞的网络IO。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间,然后建立一个HashTable,Memcached自管理这些HashTable。 

    

为什么会有Memcache和memcached两种名称? 

其实Memcache是这个项目的名称,而memcached是它服务器端的主程序文件名, 

   

Memcache官方网站: http://www.danga.com/memcached  


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。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。 


与许多 cache 工具类似,Memcached 的原理并不复杂。它采用了C/S的模式,在 server 端启动服务进程,在启动时可以指定监听的 ip,自己的端口号,所使用的内存大小等几个关键参数。一旦启动,服务就一直处于可用状态。Memcached 的目前版本是通过C实现,采用了单进程,单线程,异步I/O,基于事件 (event_based) 的服务方式.使用 libevent 作为事件通知实现。多个 Server 可以协同工作,但这些 Server 之间是没有任何通讯联系的,每个 Server 只是对自己的数据进行管理。Client 端通过指定 Server 端的 ip 地址(通过域名应该也可以)。需要缓存的对象或数据是以 key->value 对的形式保存在Server端。key 的值通过 hash 进行转换,根据 hash 值把 value 传递到对应的具体的某个 Server 上。当需要获取对象数据时,也根据 key 进行。首先对 key 进行 hash,通过获得的值可以确定它被保存在了哪台 Server 上,然后再向该 Server 发出请求。Client 端只需要知道保存 hash(key) 的值在哪台服务器上就可以了。 


        其实说到底,memcache 的工作就是在专门的机器的内存里维护一张巨大的 hash 表,来存储经常被读写的一些数组与文件,从而极大的提高网站的运行效率。 


3       如何使用 
建立Manager类 
package com.alisoft.sme.memcached;     import java.util.Date;     import com.danga.MemCached.MemCachedClient;   import com.danga.MemCached.SockIOPool;     public class MemCachedManager {     // 创建全局的唯一实例   protected static MemCachedClient mcc = new MemCachedClient();     protected static MemCachedManager memCachedManager = new MemCachedManager();     // 设置与缓存服务器的连接池   static {      // 服务器列表和其权重      String[] servers = { "127.0.0.1:11211" };      Integer[] weights = { 3 };        // 获取socke连接池的实例对象      SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();        // 设置服务器信息      pool.setServers(servers);      pool.setWeights(weights);        // 设置初始连接数、最小和最大连接数以及最大处理时间      pool.setInitConn(5);      pool.setMinConn(5);      pool.setMaxConn(250);      pool.setMaxIdle(1000 * 60 * 60 * 6);        // 设置主线程的睡眠时间      pool.setMaintSleep(30);        // 设置TCP的参数,连接超时等      pool.setNagle(false);      pool.setSocketTO(3000);      pool.setSocketConnectTO(0);        // 初始化连接池      pool.initialize();        // 压缩设置,超过指定大小(单位为K)的数据都会被压缩      mcc.setCompressEnable(true);      mcc.setCompressThreshold(64 * 1024);   }     /**   * 保护型构造方法,不允许实例化!   *   */   protected MemCachedManager() {     }     /**   * 获取唯一实例.   *   * @return    */   public static MemCachedManager getInstance() {      return memCachedManager;   }     /**   * 添加一个指定的值到缓存中.   *   * @param key   * @param value   * @return    */   public boolean add(String key, Object value) {      return mcc.add(key, value);   }     public boolean add(String key, Object value, Date expiry) {      return mcc.add(key, value, expiry);   }     public boolean replace(String key, Object value) {      return mcc.replace(key, value);   }     public boolean replace(String key, Object value, Date expiry) {      return mcc.replace(key, value, expiry);   }     /**   * 根据指定的关键字获取对象.   *   * @param key   * @return    */   public Object get(String key) {      return mcc.get(key);   }     public static void main(String[] args) {      MemCachedManager cache = MemCachedManager.getInstance();      cache.add("hello", 234);      System.out.print("get value : " + cache.get("hello"));   }   }  





windows下memcache服务器启动  

将memcache服务器安装包解压到C:\memcached文件夹后,使用cmd命令窗口安装。 

1>开始>运行:CMD(确定) 

2>cd C:\memcached(回车) 

3>memcached -d install(回车 这步执行安装) 

4>memcached -d start(回车 这步执行启动memcache服务器,默认分配64M内存,使用11211端口) 

此时memcache服务器已经可以正常使用了。 

memcache服务器安全: 

Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作,没有任何的验证过程,这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险,轻则数据泄露被其他无关人员查看,重则服务器被入侵,况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况,这些都是我们未知的,所以危险性是可以预见的。为了安全起见,做两点建议,能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。 

现在就关于修改memcache服务器配置的问题说明如下: 

1>用内网ip的方式提供web应用服务器调用,不允许直接通过外网调用,如将memcache服务器放在192.168.1.55的服务器上 

2>修改端口,如改为11200 

3>分配内存,如分配1024M(1G内存) 

方法如下: 



1>开始>运行:CMD(确定) 

2>cd C:\memcached(回车) 

3>memcached -m 1024 -p 11200 -l 192.168.1.55(回车) 

注意,此时命令行不会回到C:\memcached>状态,并且实际上memcache服务器悄悄变为stop状态了。此窗口不可以关闭。新开一个cmd窗口 

4>开始>运行:CMD(确定) 

5>cd C:\memcached(回车) 

6>memcached -d start(回车)可以关闭此cmd窗口。 

此时可以使用新配置的memcache服务器了。 



上述方法虽然解决了修改默认配置的问题,但是始终会有一个cmd窗口不可以关闭,否则就回到11211端口的默认配置。 

更好的解决方案是通过修改服务的注册表配置: 

1>开始>运行:regedit(回车) 

2>在注册表中找到:HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\memcached Server 

3>默认的ImagePath键的值是:"c:\memcached\memcached.exe" -d runservice,改为:"c:\memcached\memcached.exe" -d runservice -m 512 -p  11200 -l 192.168.1.55(确定,关闭注册表) 

4>我的电脑(右键)>管理>服务 找到memcache的服务,重新启动一次即可生效。 



 
此时,同网段内的电脑仍然可以利用这台 memcache服务器,我们限定指定的web应用服务器才能够使用,通过防火墙的方式。如只允许 192.168.1.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问,能够有效的阻止一些非法访问,相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性,这个可以根据自己的需要来做。 



分析Memcached客户端如何把缓存数据分布到多个服务器上 

Memcached客户端可以设多个memcached服务器,它是如何把数据分发到各个服务器上,而使各个服务器负载平衡的呢?