memcached分析

memcache介绍

　　memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负担。它通过在内存中缓存数据和对象，来减少读取数据库的次数。从而提高动态、数据库驱动网站速度。

　　memcache通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。memcache主要用于分担数据库负的压力，memcache将数据调用到内存中，然后从内存中读取，从而大大提高读取速度。

　　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。

memcached的内存算法：
　　Memcached利用slab allocation机制来分配和管理内存，它按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的内存块，再把尺寸相同的内存块分成组，数据在存放时，根据键值大小去匹配slab大小，找就近的slab存放，所以存在空间浪费现象。
传统的内存管理方式是，使用完通过malloc分配的内存后通过free来回收内存，这种方式容易产生内存碎片并降低操作系统对内存的管理效率。

Memcached的缓存策略：
　　Memcached的缓存策略是LRU（最近最少使用）加上到期失效策略。当你在memcached内存储数据项时，你有可能会指定它在缓存的失效时间，默认为永久。当memcached服务器用完分配的内时，失效的数据被首先替换，然后也是最近未使用的数据。在LRU中，memcached使用的是一种Lazy Expiration策略，自己不会监控存入的key/vlue对是否过期，而是在获取key值时查看记录的时间戳，检查key/value对空间是否过期，这样可减轻服务器的负载。

分布式算法(Consistent Hashing)：

　　选择服务器算法有两种，一种是根据余数来计算分布，另一种是根据散列算法来计算分布。
余数算法：
　　先求得键的整数散列值，再除以服务器台数，根据余数确定存取服务器，这种方法计算简单，高效，但在memcached服务器增加或减少时，几乎所有的缓存都会失效。
散列算法：
　　先算出memcached服务器的散列值，并将其分布到0到2的32次方的圆上，然后用同样的方法算出存储数据的键的散列值并映射至圆上，最后从数据映射到的位置开始顺时针查找，将数据保存到查找到的第一个服务器上，如果超过2的32次方，依然找不到服务器，就将数据保存到第一台memcached服务器上。如果添加了一台memcached服务器，只在圆上增加服务器的逆时针方向的第一台服务器上的键会受到影响。

memcached与redis对比：

Redis是一个开源，先进的key-value存储，并用于构建高性能，可扩展的Web应用程序的完美解决方案。

Redis从它的许多竞争继承来的三个主要特点：

Redis数据库完全在内存中，使用磁盘仅用于持久性。
相比许多键值数据存储，Redis拥有一套较为丰富的数据类型。
Redis可以将数据复制到任意数量的从服务器。

Redis 优势：

异常快速：Redis的速度非常快，每秒能执行约11万集合，每秒约81000+条记录。
支持丰富的数据类型：Redis支持最大多数开发人员已经知道像列表，集合，有序集合，散列数据类型。这使得它非常容易解决各种各样的问题，因为我们知道哪些问题是可以处理通过它的数据类型更好。
操作都是原子性：所有Redis操作是原子的，这保证了如果两个客户端同时访问的Redis服务器将获得更新后的值。
多功能实用工具：Redis是一个多实用的工具，可以在多个用例如缓存，消息，队列使用(Redis原生支持发布/订阅)，任何短暂的数据，应用程序，如Web应用程序会话，网页命中计数等。

总结：

　　1、存储方式：
　　　　memecache 把数据全部存在内存之中，断电后会挂掉，数据不能超过内存大小
　　　　redis有部份存在硬盘上，这样能保证数据的持久性，支持数据的持久化（笔者注：有快照和AOF日志两种持久化方式，在实际应用的时候，要特别注意配置文件快照参数，要不就很有可能服务器频繁满载做dump）。
　　2、数据支持类型：
　　　　redis在数据支持上要比memecache多的多。
　　3、使用底层模型不同：
　　　　新版本的redis直接自己构建了VM 机制，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求。
　　4、分布式环境：
　　　　memcached的分布式由客户端实现，通过一致性哈希算法来保证访问的缓存命中率；Redis的分布式由服务器端实现，通过服务端配置来实现分布式；

本节主要介绍memcache的原理分析。redis就一带而过了。有兴趣的可以参考我之前介绍redis的博客。希望对大家有帮助https://www.cnblogs.com/huhongy/category/1093687.html