memcache

memcached：

memcached is a high-performance, distributed memory object caching system, generic in nature, but intended for use in speeding up dynamic web applications by alleviating database load.

最初的目的是用来加速动态页面访问，减少缓解数据库压力，主要生产场景用来缓存mysql的查询结果。

缓存服务器：

    缓存：cache，无持久存储功能；所有数据都保存在内存中，断电即丢失
    bypass缓存--旁挂式缓存
        只能性一般依赖于服务端，一半依赖于客户端
    k/v cache，仅支持存储流式化数据；
        单个缓存项大小不能大于1M，支持池流失化数据。
        key和value都放在内存中。key放在hash表中

LiveJournal旗下的Danga Interactive研发，

特性：

k/v cache：仅可序列化数据；存储项：k/v；存储于内存中

智能性一半依赖于客户端（调用memcached的API开发程序），一半依赖于服务端；

运作方式，客户端（例如php）先找memcache查找缓存中是否有其想要的数据，有则直接读取（缓存命中），没有则去真实的服务端请求数据，请求到数据后，自己将请求结果缓存到memcache。

分布式缓存：互不通信的分布式集群；负载均衡需要客户端自己实现。（需要程序员自己实现）

分布式系统请求路由方法：取模法，一致性哈希算法；
key的哈希值除以服务的数量取模，0就是第一台，1就是第二台...但是取模法会出现雪崩效应。其中一台故障，但是客户端根据算法还是会调度到该服务器上。

建议使用一致性哈希算法

hash环

算法复杂度：O(1)

    执行效率非常高

清理过期缓存项：

        缓存耗尽：LRU ，最近最少使用算法，主动清理
        缓存项过期：惰性清理机制，不删除，直接覆盖

安装配置：

有两个版本centos6都可以安装
    memcache
    memcached   centos7只能按装这个

    由CentOS 7 base仓库直接提供：
        监听的端口：
            11211/tcp, 11211/udp 
            tcp更可靠，udp效率更高效

主程序：/usr/bin/memcached

配置文件：/etc/sysconfig/memcached  #环境配置定义的变量，启动脚本中要调用。

[root@localhost html]# cat /etc/sysconfig/memcached 
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS=""    # 使用memcached [options]

Unit File：memcached.service

[root@localhost html]# cat /usr/lib/systemd/system/memcached.service
[Unit]
Description=Memcached 
Before=httpd.service
After=network.target

[Service]
Type=simple
EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/memcached  ##调用环境文件
ExecStart=/usr/bin/memcached -u $USER -p $PORT -m $CACHESIZE -c $MAXCONN $OPTIONS  ###调用变量

[Install]
WantedBy=multi-user.target

协议格式：memcached协议

文本格式  使用Telnet就可以控制
二进制格式

memcache配置文件 centos7为列

[root@localhost html]# rpm -ql memcached
/etc/sysconfig/memcached #memcache的运行环境
/usr/bin/memcached
/usr/bin/memcached-tool
/usr/lib/systemd/system/memcached.service  #服务启动脚本
/usr/share/doc/memcached-1.4.15
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/AUTHORS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/CONTRIBUTORS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/COPYING
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/ChangeLog
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/NEWS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/README.md
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/protocol.txt
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/readme.txt
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/threads.txt
/usr/share/man/man1/memcached-tool.1.gz
/usr/share/man/man1/memcached.1.gz

命令：

命令格式：

统计类：stats, stats items, stats slabs, stats sizes

存储类：set, add, replace, append, prepend
    命令格式：<command name> <key> <flags> <exptime> <bytes> 

             <cas unique>

检索类：get, delete, incr/decr（自增自减）

清空：flush_all

示例：
    telnet> add KEY <flags> <expiretime> <bytes> \r  #最后敲回车
    telnet> VALUE

exptime 过期时间

memcached程序的常用选项：

memcached [options]

    -m <num>：Use <num> MB memory max to use for object storage; the default is 64 megabytes.
        缓存空间大小,默认64MB
    -c <num>：Use <num> max simultaneous connections; the default is 1024. 
        用户的最大连接数
    -u <username>：
        以指定的用户身份来运行进程；
    -l <ip_addr>：
        监听的IP地址，默认为本机所有地址；
    -p <num>：监听的TCP端口， the default is port 11211.
    -U <num>：Listen on UDP port <num>, the default is port 11211, 0 is off.
    0表示关闭此功能

    -M：内存耗尽时，不执行LRU清理缓存，而是拒绝存入新的缓存项，直到有多余的空间可用时为止；

    -f <factor>：增长因子；默认是1.25；内存的空间分配因子
        创建chunk的粒度，粒度过于粗糙浪费空间。根据实际情况调整。

    -t <threads>：启动的用于响应用户请求的线程数；

使用Telnet连接使用文本格式的协议

[root@localhost ~]# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
stats
STAT pid 5051  #主进程的pid号
STAT uptime 13419  
STAT time 1477675842
STAT version 1.4.15
STAT libevent 2.0.21-stable
STAT pointer_size 64
STAT rusage_user 0.144034
STAT rusage_system 1.049062
STAT curr_connections 10
STAT total_connections 743
STAT connection_structures 12
STAT reserved_fds 20
STAT cmd_get 0
STAT cmd_set 0
STAT cmd_flush 0
STAT cmd_touch 0
STAT get_hits 0
STAT get_misses 0
STAT delete_misses 0
STAT delete_hits 0
STAT incr_misses 0
STAT incr_hits 0
STAT decr_misses 0
STAT decr_hits 0
STAT cas_misses 0
STAT cas_hits 0
STAT cas_badval 0
STAT touch_hits 0
STAT touch_misses 0
STAT auth_cmds 0
STAT auth_errors 0
STAT bytes_read 10270
STAT bytes_written 756593
STAT limit_maxbytes 67108864
STAT accepting_conns 1
STAT listen_disabled_num 0
STAT threads 4
STAT conn_yields 0
STAT hash_power_level 16
STAT hash_bytes 524288
STAT hash_is_expanding 0
STAT bytes 0
STAT curr_items 0
STAT total_items 0
STAT expired_unfetched 0
STAT evicted_unfetched 0
STAT evictions 0
STAT reclaimed 0
END

memcache也是使用事件驱动机制，开启的线程数最好不要超过cpu核心数

memcached默认没有认证机制，可借用于SASL进行认证；

    SASL：Simple Authentication Secure Layer  #可以基于pam或mysql认证

API:

    php-pecl-memcache  #php的API接口扩展模块
    php-pecl-memcached #PHP的API接口扩展模块
    python-memcached   #python的API接口扩展模块

    libmemcached       #工具
    libmemcached-devel #开发库

命令行工具：
    memcached-tool  SERVER:PORT  COMMAND
    memcached-tool - stats and management tool for memcached

图形界面工具： phpmemcacheadmin

安装 yum install httpd php php-pecl-memcached memcached

将管理页面放到httpd的虚拟主机目录。php通过API会调用一些系统调用。selinux会阻止，禁用selinux。目录的属主。启动httpd服务，启动memcached 即可运行。

进入首页先配置根据装的是memcached还是memcache选择API接口。如果服务启动没有问题。访问status页面能看到memcache的状态。

注意：memcache的使用场景，有场景适合使用更为专业的redis，但是如果本机安装一个memcache就能解决大问题。也就没必要使用redis。

nginx也支持memcache有相关模块 ngxhttpmemcached_module