Memcached常规应用与分布式部署方案

1、Memcached常规应用

$mc = new Memcache();
$mc->conncet('127.0.0.1', 11211);
$sql = sprintf("SELECT * FROM users WHERE uid = %d", $_GET['uid']);
$key = md5($sql);
//检测结果是否已经被缓存
if( ! $data = $mc->get($key)){
    //没有缓存则直接从数据库读取
    mysql_conncet('localhost', 'test', 'test');
    mysql_select_db('test');
    while($row = mysql_fetch_object(mysql_query($sql))){
        $data[] = $row;
    }
    //并将查询结果缓存
    $mc->add($key, $data);
}
var_dump($data);

说明：首先通过md5()将SQL语句转化成一个唯一的KEY，并用此KEY查询Memcached检测是否已经缓存，是的话在直接返回结果，否则先查询数据库再缓存，并返回结果。这样，下次使用此KEY就可以直接返回结果了。

2、Memcached分布式部署方案，对于多台Memcached服务器，怎么确定一个数据应该保存到哪台服务器呢？有两种方案，一是普通Hash分布，二是一致性Hash分布。下面详细说明。

方案一：简单的取模运算

<?php
 
//Hash函数
function mHash($key){
    $md5 = substr(md5($key), 0, 8);
    $seed = 31;
    $hash = 0;
    for($i = 0; $i < 8; $i++){
        $hash = $hash * $seed + ord($md5{$i});
        $i++;
    }
    return $hash & 0x7FFFFFFF;
}
//假设有2台Memcached服务器
$servers = array(
    array('host' => '192.168.1.1', 'port' => 11211),
    array('host' => '192.168.1.1', 'port' => 11211)
);
$key = 'MyBlog';
$value = 'http://www.cnblogs.com/gide';
$sc = $servers[mHash($key) % 2];
$memcached = new Memcached($sc);
$memcached->set($key, $value);

说明：首先通过MD5函数把KEY处理成32位字符串，然后截取前8位，再经过Hash算法处理成一个整数并返回。利用这个整数与Memcached服务器数量取模，决定当前KEY存储于哪台Memcached服务器，就完成了Memcached的分布式部署。可想而知，当要读取KEY的值时，依然是先要通过Hash算法判断存储于哪台服务器

方案二：一致性hash部署

<?php
 
class FlexiHash{
    //服务器列表
    private $serverList = array();
    //记录是否已经排序
    private $isSorted = FALSE;
    //添加一台服务器
    public function addServer($server){
        $hash = $this->mHash($server);
        if(!isset($this->serverList[$hash])){
            $this->serverList[$hash] = $server;
        }
        //需要重新排序
        $this->isSorted = FALSE;
        return TRUE;
    }
    //移除一台服务器
    public function removeServer($server){
        $hash = $this->mHash($server);
        if(isset($this->serverList[$hash])){
            unset($this->serverList[$hash]);
        }
        //需要重新排序
        $this->isSorted = FALSE;
        return TRUE;
    }
    //在当前服务器列表查找合适的服务器
    public function lookup($key){
        $hash = $this->mHash($key);
        //先进行倒序排序操作
        if(!$this->isSorted){
            krsort($this->serverList, SORT_NUMERIC);
            $this->isSorted = TRUE;
        }
        //圆环上顺时针方向查找当前KEY紧邻的一台服务器
        foreach($this->serverList as $pos => $server){
            if($hash >= $pos)    return $server;
        }
        //没有找到则返回顺时针方向最后一台服务器
        return $this->serverList[count($this->serverList) - 1];
    }
    //Hash函数
    private function mHash($key){
        $md5 = substr(md5($key), 0, 8);
        $seed = 31;
        $hash = 0;
        for($i = 0; $i < 8; $i++){
            $hash = $hash * $seed + ord($md5{$i});
            $i++;
        }
        return $hash & 0x7FFFFFFF;
    }
}
?>

说明：一致性Hash分布算法分4个步骤：
步骤1：将一个32位整数[0 ~ (2^32-1)]想象成一个环，0 作为开头，(2^32-1) 作为结尾，当然这只是想象。
步骤2：通过Hash函数把KEY处理成整数。这样就可以在环上找到一个位置与之对应。
步骤3：把Memcached服务器群映射到环上，使用Hash函数处理服务器对应的IP地址即可。
步骤4：把数据映射到Memcached服务器上。查找一个KEY对应的Memcached服务器位置的方法如下：从当前KEY的位置，沿着圆环顺时针方向出发，查找位置离得最近的一台Memcached服务器，并将KEY对应的数据保存在此服务器上。

具体应用：

<?php
$hserver = new FlexiHash();
//初始5台服务器
$hserver->addServer("192.168.1.1");
$hserver->addServer("192.168.1.2");
$hserver->addServer("192.168.1.3");
$hserver->addServer("192.168.1.4");
$hserver->addServer("192.168.1.5");
echo "save key1 in server: ", $hserver->lookup('key1'), "<br/>";
echo "save key2 in server: ", $hserver->lookup('key2'), "<br/>";
echo '===============================================<br/>';
//移除1台服务器
$hserver->removeServer("192.168.1.4");
echo "save key1 in server: ", $hserver->lookup('key1'), "<br/>";
echo "save key2 in server: ", $hserver->lookup('key2'), "<br/>";
echo '===============================================<br/>';
//添加1台服务器
$hserver->addServer('192.168.1.6');
echo "save key1 in server: ", $hserver->lookup('key1'), "<br/>";
echo "save key2 in server: ", $hserver->lookup('key2');
?>
//测试结果如下：
save key1 in server: 192.168.1.4
save key2 in server: 192.168.1.2
==================================
save key1 in server: 192.168.1.3
save key2 in server: 192.168.1.2
==================================
save key1 in server: 192.168.1.3
save key2 in server: 192.168.1.2

不过Memcached自带了addServer

Memcached::addServer — 向服务器池中增加一个服务器
public bool Memcached::addServer ( string $host , int $port [, int $weight = 0 ] )
host
memcached服务端主机名。如果主机名无效，相关的数据操作的返回代码将被设置为Memcached::RES_HOST_LOOKUP_FAILURE。

port
memcached服务端端口号，通常是11211。

weight
此服务器相对于服务器池中所有服务器的权重。此参数用来控制服务器在操作时被选种的概率。这个仅用于一致性 分布选项，并且这个值通常是由服务端分配的内存来设置的。

成功时返回 TRUE， 或者在失败时返回 FALSE。

<?php
$m = new Memcached();
 
$m->addServer('mem1.domain.com', 11211, 33);
$m->addServer('mem2.domain.com', 11211, 67);

完毕！