memcached原理简述

memcached是高性能的分布式内存缓存服务器。

什么是Memcached
许多Web应用程序都将数据保存到RDBMS(关系型数据库)中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大，访问的集中，就会出现RDBMS的负担加重，数据库响应恶化，网站显示延迟等重大影响。Memcached是高性能的分布式内在缓存服务器。一般的使用目的是通过缓存数据库查询结果，减少数据库的访问次数，以提高动态Web应用的速度、提高扩展性。



Memcached特点
  1、协议简单：使用的是基于文本的协议。
  2、基于libevent的事件处理： libevent是个程序库，他将linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等时间处理功能封装成统一的接口。memcached使用这个libevent库，因此能在linux、BSD等操作系统上发挥其高性能。
  3、内置内存存储方式：为了提高性能，memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。由于数据仅存中，因些重启memcached，重启操作系统会导致全部数据消失。另外，内容容量达到指定的值之后memcached会自动删除不适用的缓存。
  4、memcached不互通信的分布式

memcached的内存管理
   最近的Memcached默认情况下采用了名为Slab Allocation.其原理----将分配的内存分割成各种尺寸的块（chunk），并把尺寸相同的块分成组（chunk的集合），每个chunk集合被称为slab。
   memcached的内存分配以page为单位，page默认值为1M，可以在启动时通过-l参数来指定。
   slab是由多个page组成的，pag按照指定大小切割成多个chunk。



而且slab allocation还有重复使用已分配内存的目的。即内存不会释放，而是重复利用。
Slab Allocation 的主要术语
    Page :分配给Slab 的内存空间，默认是1MB。分配给Slab 之后根据slab 的大小切分成chunk.
    Chunk : 用于缓存记录的内存空间。
    Slab Class:特定大小的chunk 的组。


在slab中缓存记录的原理
   memcached根据收到的数据的大小，选择最合适大小的slab，memcached中保存着slab内空闲chunk的列表，根据该列表选择chunk，然后将数据缓存于其中。



memcached在数据删除方面有效的利用资源
  memcached删除数据时数据不会真正从memcached中消失。memcached不会释放已分配的内存。记录超时后，客户端就无法再看见该记录，其存储空间即可重复使用。
  lazy expiration： memcached内部不会监视记录是否过期，而是在get时查看记录的时间戳，检查记录是否已过期。

  LRU：从缓存中有效删除数据的原理
  memcached会优先使用已超时的记录空间，但当空间不足时，此时会使用LRU机制来分配空间。即删除最近最少使用的记录的机制。因此当memcached的内存空间不足时（无法从slab class）获取到新空间时，就从最近未使用的记录中搜索，并将空间分配给新的记录。

memcached分布式
memcached虽然称为“分布式”缓存服务器，但服务器端并没有“分布式”的功能。memcached的分布式完全是由客户端实现的。

例如下面假设memcached服务器有node1～node3三台，应用程序要保存键名为“tokyo”“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma” 的数据。

首先向memcached中添加“tokyo”。将“tokyo”传给客户端程序库后，客户端实现的算法就会根据“键”来决定保存数据的memcached服务器。服务器选定后，即命令它保存“tokyo”及其值。

同样，“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma”都是先选择服务器再保存。

接下来获取保存的数据。获取时也要将要获取的键“tokyo”传递给函数库。函数库通过与数据保存时相同的算法，根据“键”选择服务器。使用的算法相同，就能选中与保存时相同的服务器，然后发送get命令。只要数据没有因为某些原因被删除，就能获得保存的值。



这样，将不同的键保存到不同的服务器上，就实现了memcached的分布式。 memcached服务器增多后，键就会分散，即使一台memcached服务器发生故障无法连接，也不会影响其他的缓存，系统依然能继续运行。


memcached简单示例
引入spymemcached-2.11.4.jar依赖包，安装并启动memcached
安装文件与依赖包见附件

package com.test1;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;

import net.spy.memcached.CASValue;
import net.spy.memcached.MemcachedClient;

public class Demo1 {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		// Connecting to Memcached server on localhost
		MemcachedClient mcc = new MemcachedClient(new InetSocketAddress(
				"127.0.0.1", 11211));
		System.out.println("Connection to server sucessfully");
		// not set data into memcached server
		//System.out.println("set status:"+ mcc.set("su", 900, "memcached"));
		// Get value from cache
		//mcc.set("shu", 3, "su");
		/*System.out.println("Get from Cache:" + mcc.get("yiibai"));
		System.out.println(mcc.get("ya"));
		CASValue x1= mcc.gets("yiibai");
		System.out.println(x1.getCas()+"--"+x1.getValue());
		*/
		//System.out.println(mcc.add("key1", 30,"chentian").getStatus());
		//mcc.add("key1", 900, "5");
		System.out.println(mcc.gets("key1").getCas()+" "+mcc.get("key1"));
		//mcc.replace("key1", 30, "fs");	//替换
		//mcc.append("key1", "fsdaf");		//在后面添加
		//mcc.prepend("key1", "ssssssss");	//在前面添加
		//mcc.delete("key1");	//删除
		//mcc.cas("key1", mcc.gets("key1").getCas(), "cf");
		//mcc.incr("key1", 2);	//递增
		System.out.println(mcc.gets("key1").getCas()+" "+mcc.get("key1"));
		//mcc.decr("key1", 1);	//递减
		mcc.flush();			//清除
		System.out.println(mcc.gets("key1").getCas()+" "+mcc.get("key1"));
		System.out.println(mcc.getStats());
		
	}
}