memcache内存分配机制

memcached的内存分配没有用到c语言中自带的malloc函数，因为这个函数分配内存的时候效率很低，对于这种要求快速响应，对效率要求非常高的缓存软件来说非常不合适。

memcached用的是自己的一套内存分配方法，叫做slab allocation。

***64位的操作系统能分配 2GB 以上的内存。32位的操作系统中，每个进程最多只能使用 2GB 内存。

***如果想缓存更多的数据，建议还是开辟更多的memcache进程（不同端口）或者使用分布式memcache进行缓存，将数据缓存到不同的物理机或者虚拟机上。

***memcached启动时指定的内存分配（如：-m 64）是memcached用于保存数据的量，不包括memcached本身占用的内存、以及为了保存数据而设置的管理空间。因此，memcached进程的实际内存分配量要比指定的容量要大。

Memcache进程启动，在内存开辟了连续的区域。咱们用上面的图形来举例，这段连续的区域就好像上面的slab1+slab2+slab3+……+slab(n).分配区域相同的构成了slab（分片组）。Slab下面可不直接就是存储区域片（就是图中的chunks）了。而是page，如果一个新的缓存数据要被存放，memcached首先选择一个合适的slab，然后查看该slab是否还有空闲的chunk，如果有则直接存放进去；如果没有则要进行申请。

slab申请内存时以page为单位，所以在放入第一个数据，无论大小为多少，都会有1M大小的page被分配给该slab。申请到page后，slab会将这个page的内存按chunk的大小进行切分，这样就变成了一个chunk的数组，在从这个chunk数组中选择一个用于存储数据。在Page中才是一个个小存储单元——chunks，一个page默认1mb，那么可以放多少个88字节单位的chunks呢？1024*1024/88约等于11915个。如果放入记录是一个100字节的数据，那么在88字节的chunks和112字节的chunks中如何调配呢。答案当然是紧着大的用，不可能将请求过来的数据再做个分解、分离存储、合并读取吧。这样也就带来了一个小问题，还是有空间浪费掉了。112-100=12字节，这12字节就浪费了。

Memcache借助了操作系统的libevent工具做高效的读写。libevent是个程序库，它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能封装成统一的接口。即使对服务器的连接数增加，也能发挥高性能。memcached使用这个libevent库，因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。Memcache号称可以接受任意数量的连接请求。事实真的是这样吗？

**一个memcahced进程会预先将自己划分为若干个slab，slab得数量是有限的，跟进程配置的内存无关，跟-f(增长因子)，-I（page大小），-n(初始chunk大小)有关。

**slab的数量最大是200(当指定-f 1.0001)时，增长因子越大，slab越少，-f  不能小于1。

**可以通过-I指定page的大小，单位是byte,page默认是1M，最小需要1024byte, page值设置的越大slab越多。

**-n（最小分配空间）：即初始chunk的大小，默认是48，此时初始chunk的大小是96，（注意并不是2倍的关系，当设置为50时，第一个chunk的大小是104），-n越大slab越少。

**一个slab可以申请多个page，当前slab下没有数据时不会分配page。

推荐：对slab,page,chunk解释的较详细：http://tank.blogs.tkiicpp.com/2010/12/14/memcache%E5%86%85%E5%AD%98%E5%88%86%E9%85%8D%E7%AD%96%E7%95%A5/

存储过程分析

假设我们现在往memcache中存储一个缓存记录，首先在使用memcache客户端程序的时候要制定一个初始化的服务机器路由表，比如PHP的客户端程序

$mc = new Memcache();

$mc->addserver('192.168.1.110',11211);

$mc->addserver('192.168.1.120',11211);

$mc->addserver('192.168.1.130',11211);

那么在做存储的时候memcache客户端程序会hash出一个码，之后再根据路由表去将请求转发给memcache服务端，也就是说memcache的客户端程序相当于做了一个类似负载均衡的功能。

而memcache在server上面的进程仅仅负责监听服务和接受请求、存储数据的作用。分发不归他管。所以这么看的话，散列到每台memcache服务机器，让每台机器分布存储得均匀是客户端代码实现的一个难点。这个时侯Hash散列算法就显得格外重要了吧。

读取过程分析

理解了memcache的存储就不难理解memcache的读取缓存的过程了。在读取的时候也是根据key算出一个hash，之后在算出指定的路由物理机位置，再将请求分发到服务机上。

memcache分布式读写的存储方式有利有弊。如果node2宕机了，那么node2的缓存数据就没了，那么还得先从数据库load出来数据，重新根据路由表（此时只有node1和node3），重新请求到一个缓存物理机上，在写到重定向的缓存机器中。灾难恢复已经实现得较为完备。弊端就是维护这么一个高可用缓存，成本有点儿大了。为了存储更多的数据，这样做是否利大于弊，还是得看具体的应用场景再定。