memcached分布式安装使用

 为了使网站速度更加快,减少mysql的压力,我们可以使用memcached分布式,下面就讲解一下memcached安装以及使用

1:首先下载   memcache的windows版   解压放某个盘下面,比如在d:\memcached
2. 在终端(也即cmd命令界面)下输入 'd:\memcached\memcached.exe -d install' 安装
  3. 再输入: 'd:\memcached\memcached.exe -d start' 启动
      NOTE: 以后memcached将作为windows的一个服务每次开机时自动启动。默认端口:11211。
  4. 修改php.ini文件 加入一行 'extension=php_memcache.dll'
  5. 下载pecl的PECL 5.2.4 Win32 binaries模块包,放到php扩展类里及\ext 文件夹  注意 : php和pecl的版本要一致。
  6.重新启动Apache,然后查看一下phpinfo,如果有memcache,那么就说明安装成功!

参数介绍
在安装时可设置如下参数:
-p 监听的端口   -l 连接的IP地址, 默认是本机 -d start 启动memcached服务
-d restart 重起memcached服务
-d stop|shutdown 关闭正在运行的memcached服务
-d install 安装memcached服务
-d uninstall 卸载memcached服务
-u 以的身份运行 (仅在以root运行的时候有效)
-m 最大内存使用,单位MB。默认64MB
-M 内存耗尽时返回错误,而不是删除项
-c 最大同时连接数,默认是1024    -f 块大小增长因子,默认是1.25
-n 最小分配空间,key+value+flags默认是48   -h 显示帮助
如:“memcached -d install -l 127.0.0.1 -m 1024 -c2048”。


[ 接口介绍 ]

Memcache客户端包含两组接口,一组是面向过程的接口,一组是面向对象的接口,具体可以参考PHP手册 “LXXV. Memcache Functions”这章。我们为了简单方便,就使用面向对象的方式,也便于维护和编写代码。Memcache面向对象的常用接口包括:
Memcache::connect -- 打开一个到Memcache的连接
Memcache::pconnect -- 打开一个到Memcache的长连接
Memcache::close -- 关闭一个Memcache的连接
Memcache::set -- 保存数据到Memcache服务器上
Memcache::get -- 提取一个保存在Memcache服务器上的数据
Memcache::replace -- 替换一个已经存在Memcache服务器上的项目(功能类似Memcache::set)
Memcache::delete -- 从Memcache服务器上删除一个保存的项目
Memcache::flush -- 刷新所有Memcache服务器上保存的项目(类似于删除所有的保存的项目)
Memcache::getStats -- 获取当前Memcache服务器运行的状态

[ 测试代码 ]
现在我们开始一段测试代码:

<?php
//连接
$mem
=
new Memcache;
$mem->connect("192.168.0.200",
12000);


//保存数据
$mem->set('key1',
'This is first value',
0,
60);
$val
=
$mem->get('key1');
echo
"Get key1 value: "
.
$val
."<br>";

//替换数据
$mem->replace('key1',
'This is replace value',
0,
60);
$val
=
$mem->get('key1');
echo
"Get key1 value: "
.
$val
.
"<br>";

//保存数组
$arr
=
array('aaa',
'bbb',
'ccc',
'ddd');
$mem->set('key2',
$arr,
0,
60);
$val2
=
$mem->get('key2');
echo
"Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo
"<br>";

//删除数据
$mem->delete('key1');
$val
=
$mem->get('key1');
echo
"Get key1 value: "
.
$val
.
"<br>";

//清除所有数据
$mem->flush();
$val2
=
$mem->get('key2');
echo
"Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo
"<br>";

//关闭连接
$mem->close();
?>



如果正常的话,浏览器将输出:
Get key1 value: This is first value
Get key1 value: This is replace value
Get key2 value: Array ( [0] => aaa [1] => bbb [2] => ccc [3] => ddd )
Get key1 value:
Get key2 value:

基本说明我们的Memcache安装成功,我们再来分析以下上面的这段程序。

[ 程序分析 ]
初始化一个Memcache的对象:
$mem = new Memcache;
连接到我们的Memcache服务器端,第一个参数是服务器的IP地址,也可以是主机名,第二个参数是Memcache的开放的端口:
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);
保存一个数据到Memcache服务器上,第一个参数是数据的key,用来定位一个数据,第二个参数是需要保存的数据内容,这里是一个字符串,第三个参数是一个标记,一般设置为0或者MEMCACHE_COMPRESSED就行了,第四个参数是数据的有效期,就是说数据在这个时间内是有效的,如果过去这个时间,那么会被Memcache服务器端清除掉这个数据,单位是秒,如果设置为0,则是永远有效,我们这里设置了60,就是一分钟有效时间:
$mem->set('key1', 'This is first value', 0, 60);
从Memcache服务器端获取一条数据,它只有一个参数,就是需要获取数据的key,我们这里是上一步设置的key1,现在获取这个数据后输出输出:
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val;
现在是使用replace方法来替换掉上面key1的值,replace方法的参数跟set是一样的,不过第一个参数key1是必须是要替换数据内容的key,最后输出了:
$mem->replace('key1', 'This is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val;
同样的,Memcache也是可以保存数组的,下面是在Memcache上面保存了一个数组,然后获取回来并输出
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
print_r($val2);
现在删除一个数据,使用delte接口,参数就是一个key,然后就能够把Memcache服务器这个key的数据删除,最后输出的时候没有结果
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br>";
最后我们把所有的保存在Memcache服务器上的数据都清除,会发现数据都没有了,最后输出key2的数据为空,最后关闭连接
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br>";


【Memcache协议分析】
如果你不喜欢 php_memcache.dll 扩展或者服务器器目前不支持这个扩展,那么就可以考虑自己构建,需要构建Memcahe的客户端,要先了解Memcache协议的交互,这样才能开发自己的客户端,我这里就简单的分析以下Memcache的协议。
(更详细的协议内容请在Memcache服务器端的源码的 doc/protocol.txt 文件中,本文基本来源于此)
Memcache既支持TCP协议,也支持UDP协议,不过我们这里是以TCP协议的协议作为主要考虑对象,想了解UDP协议的过程,请参考 doc/protocol.txt 文件。
[ 错误指令]
Memcache的协议的错误部分主要是三个错误提示之提示指令:
普通错误信息,比如指令错误之类的
ERROR\r\n
客户端错误
CLIENT_ERROR <错误信息>\r\n
服务器端错误
SERVER_ERROR <错误信息>\r\n
[ 数据保存指令]
数据保存是基本的功能,就是客户端通过命令把数据返回过来,服务器端接收后进行处理。
指令格式:
<命令> <键> <标记> <有效期> <数据长度>\r\n
<命令> - command name
主要是三个储存数据的三个命令, set, add, replace
set 命令是保存一个叫做key的数据到服务器上
add 命令是添加一个数据到服务器,但是服务器必须这个key是不存在的,能够保证数据不会被覆盖
replace 命令是替换一个已经存在的数据,如果数据不存在,就是类似set功能
<键> - key
就是保存在服务器上唯一的一个表示符,必须是跟其他的key不冲突,否则会覆盖掉原来的数据,这个key是为了能够准确的存取一个数据项目
<标记> - flag
标记是一个16位的无符号整形数据,用来设置服务器端跟客户端一些交互的操作
<有效期> - expiration time
是数据在服务器上的有效期限,如果是0,则数据永远有效,单位是秒,Memcache服务器端会把一个数据的有效期设置为当前Unix时间+设置的有效时间
<数据长度> - bytes
数据的长度,block data 块数据的长度,一般在这个个长度结束以后下一行跟着block data数据内容,发送完数据以后,客户端一般等待服务器端的返回,服务器端的返回:
数据保存成功
STORED\r\n
数据保存失败,一般是因为服务器端这个数据key已经存在了
NOT_STORED\r\n

[ 数据提取命令]
从服务器端提取数据主要是使用get指令,格式是:
get <键>*\r\n
<键>* - key
key是是一个不为空的字符串组合,发送这个指令以后,等待服务器的返回。如果服务器端没有任何数据,则是返回:
END\r\n
证明没有不存在这个key,没有任何数据,如果存在数据,则返回指定格式:
VALUE <键> <标记> <数据长度>\r\n
<数据块>\r\n
返回的数据是以VALUE开始的,后面跟着key和flags,以及数据长度,第二行跟着数据块。
<键> -key
是发送过来指令的key内容
<标记> - flags
是调用set指令保存数据时候的flags标记
<数据长度> - bytes
是保存数据时候定位的长度
<数据块> - data block
数据长度下一行就是提取的数据块内容

[ 数据删除指令]
数据删除指令也是比较简单的,使用get指令,格式是:
delete <键> <超时时间>\r\n
<键> - key
key是你希望在服务器上删除数据的key键
<超时时间> - timeout
按照秒为单位,这个是个可选项,如果你没有指定这个值,那么服务器上key数据将马上被删除,如果设置了这个值,那么数据将在超时时间后把数据清除,该项缺省值是0,就是马上被删除
删除数据后,服务器端会返回:
DELETED\r\n
删除数据成功
NOT_FOUND\r\n
这个key没有在服务器上找到
如果要删除所有服务器上的数据,可以使用flash_all指令,格式:
flush_all\r\n

这个指令执行后,服务器上所有缓存的数据都被删除,并且返回:
OK\r\n
这个指令一般不要轻易使,除非你却是想把所有数据都干掉,删除完以后可以无法恢复的。

[其他指令]
如果想了解当前Memcache服务器的状态和版本等信息,可以使用状态查询指令和版本查询指令。
如果想了解当前所有Memcache服务器运行的状态信息,可以使用stats指令,格式
stats\r\n
服务器将返回每行按照 STAT 开始的状态信息,包括20行,20项左右的信息,包括守护进程的pid、版本、保存的项目数量、内存占用、最大内存限制等等信息。

如果只是想获取部分项目的信息,可以指定参数,格式:
stats <参数>\r\n
这个指令将只返回指定参数的项目状态信息。
如果只是想单独了解当前版本信息,可以使用version指令,格式:
version\r\n
将返回以 VERSION 开头的版本信息
如果想结束当前连接,使用quit指令,格式:
quit\r\n
将断开当前连接
另外还有其他指令,包括incr, decr 等,我也不太了解作用,就不做介绍了,如果感兴趣,可以自己去研究。

【Memcache在中型网站的使用】
使用Memcache的网站一般流量都是比较大的,为了缓解数据库的压力,让Memcache作为一个缓存区域,把部分信息保存在内存中,在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式,毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法,未经实践,权当参考。
[ 分布式应用]
Memcache本来支持分布式,我们客户端稍加改造,更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装,比如以user为主的网站来说,每个用户都有UserID,那么可以按照固定的ID来进行提取和存取,比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上,以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上,存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。
但是这个有缺点,就是需要对User ID进行判断,如果业务不一致,或者其他类型的应用,可能不是那么合适,那么可以根据自己的实际业务来进行考虑,或者去想更合适的方法。
[ 减少数据库压力]
这个算是比较重要的,所有的数据基本上都是保存在数据库当中的,每次频繁的存取数据库,导致数据库性能极具下降,无法同时服务更多的用户,比如MySQL,特别频繁的锁表,那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小,并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。
我考虑的一种简单方法:
后端的数据库操作模块,把所有的Select操作提取出来(update/delete/insert不管),然后把对应的SQL进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key(比如MD5或者SHA),然后把这个key去Memcache中查找数据,如果这个数据不存在,说明还没写入到缓存中,那么从数据库把数据提取出来,一个是数组类格式,然后把数据在set到Memcache中,key就是这个SQL的hash值,然后相应的设置一个失效时间,比如一个小时,那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的,有效减少数据库的压力。
缺点是数据不实时,当数据做了修改以后,无法实时到前端显示,并且还有可能对内存占用比较大,毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大,这个是需要考虑的因素。
上面只是我两点没有经过深思熟虑的简单想法,也许有用,那就最好了。

【Memcache的安全】
我们上面的Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作,没有任何的验证过程,这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险,轻则数据泄露被其他无关人员查看,重则服务器被入侵,因为Mecache是以root权限运行的,况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况,这些都是我们未知的,所以危险性是可以预见的。
为了安全起见,我做两点建议,能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。
[ 内网访问]
最好把两台服务器之间的访问是内网形态的,一般是Web服务器跟Memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡,一块指向互联网,一块指向内网,那么就让Web服务器通过内网的网卡来访问Memcache服务器,我们Memcache的服务器上启动的时候就监听内网的IP地址和端口,内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。
# memcached -d -m 1024   -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid
Memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口,占用1024MB内存,并且允许最大1024个并发连接

[ 设置防火墙]
防火墙是简单有效的方式,如果却是两台服务器都是挂在网的,并且需要通过外网IP来访问Memcache的话,那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。
一般我们在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问,比如我们可以设置只允许我们的Web服务器来访问我们Memcache服务器,同时阻止其他的访问。
# iptables -F
# iptables -P INPUT DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -s 192.168.0.2 --dport 11211 -j ACCEPT
# iptables -A INPUT -p udp -s 192.168.0.2 --dport 11211 -j ACCEPT
上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问,能够有效的阻止一些非法访问,相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性,这个可以根据自己的需要来做。

【Memcache的扩展性】
Memcache算是比较简洁高效的程序,Memcache 1.2.0 的源代码大小才139K,在Windows平台上是不可想象的,但是在开源世界来说,这是比较正常合理的。
Memcache目前都只是比较简单的功能,简单的数据存取功能,我个人希望如果有识之士,能够在下面两方面进行扩展。
1. 日志功能
目前Memcache没有日志功能,只有一些命令在服务器端进行回显,这样是很不利于对一个服务器的稳定性和负载等等进行监控的,最好能够相应的加上日志的等功能,便于监控。
2. 存储结构
目前的数据形式就是: key => data 的形式,特别单一,只能够存储单一的一维数据,如果能够扩展的话,变成类似数据库的格式,能够存储二维数据,那样会让可以用性更强,使用面更广,当然相应的可能代码效率和存取效率更差一些。
3. 同步功能
数据同步是个比较重要的技术,因为谁都不能保证一台服务器是持久正常的运行的,如果能够具有类似MySQL的 Master/Slave的功能,那么将使得Memcache的数据更加稳定,那么相应的就可以考虑存储持久一点的数据,并且不用害怕Memcache的down掉,因为有同步的备份服务器,这个问题就不是问题了。
以上三点只是个人拙见,有识之士和技术高手可以考虑。






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