memcached的使用

http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/index.html
http://tw2.php.net/manual/en/book.memcache.php

Memcached

introduction
在一般的IT環境下，如果要擴增程式的使用人數，最大的問題會卡在程式的執行速度，經常存取的資訊，如果使用mysql做為後端存取的資料庫，速度就會變得慢，因為資訊的存取，必須透過執行sql語法，取得資料庫內相關的資料，而拖慢執行速度。

memcached是一個簡單的、具有高度伸縮性的key-based快取，快取來源不受限制，他也是一個備份的RAM，可以讓應用程式進行非常快速地存取，要使用memcached，必須在一台或多台主機上執行memcached，讓使用者共享快取內儲存的物件，因為每台主機都是使用RAM儲存資訊，存取的速度遠遠快過從硬碟上進行資訊的存取，這樣的話，相對於從資料庫存取資料，效能的增進是非常明顯的。快取只是容納資訊的空間，你可以在快取內儲存任何資料，如果儲存的是複雜的資料結構，可以在資料存進快取前，先進行複雜的資料庫操作，再將資料放進快取中，可以大幅減少mysql server的負擔。

使用memcached的一般性作法是修改應用程式，讓應用程式改為從memcached讀取資料，如果需要的資訊不在memcached裡頭，程式就改由mysql讀取資料，再將資料寫入memcached裡頭，以後如果要存取相同資料，就可以發揮memcached資料快速存取的優勢。

在memcached的架構中，所有的client可以送出key與任何一台memcached伺服器連繫，在這個架構中，每個client可以與圖中的任何伺服器連繫，在client上，當送出要求時，key會先被hash，這個hash值會被用來選取memcached伺服器，memcached伺服器由client決定，可以使程式維持輕量化。

當client送出key時，會執行同一套演算法，相同的key，會產生相同的hash值，同一部memcached伺服器就會被選為資料來源，使用這個方法，快取資料被分散放置在所有的memcached伺服器上，而這些快取資訊可以被所有的client存取，結果就是，以記憶體做為資料儲存處的分散式快取，這類型的快取尤其適合複雜的資料結構，存取速度遠遠快過直接從資料庫存取資料。

在memcached伺服器中的資料永遠不會放在磁碟上，記憶體中的快取可以從後端的資料庫(mysql)取得資料，如果memcached伺服器當掉了，可以改為由mysql取得資料，當然，速度會變得比較慢。


Installing memcached

在ubuntu上安裝memcached非常輕鬆，只要輸入下面這道指令，再按enter就安裝好了

apt-get install memcached

memcached的啟動

在ubuntu上啟動memcached伺服器

/etc/init.d/memcached start

參數配置

參考/etc/memcached.conf設定檔的說明會更清楚

-u 執行身份
-m 記憶體容量(快取容量，單位為MB)
-p 指定port
-d 以daemon方式執行
-t 指定執行緒的數量
-l 指定執行的網路介面


memcached deployment

memcached有許多不同的佈署方式及策略，正確的佈署方式取決於你的應用程式及環境，當在系統中佈署memcached，你必須考量下列的注意事項

*memcached只是一項快取機制，如果資料很重要，在存取的過程中不能因為漏失，再從不同的地方存取，就不能使用memcached。

*memcached沒有內建的安全機制，至少，你必須確定，memcached伺服器只能在內部網路存取，而且memcached伺服器使用的port不能被外部網路存取。如果memcached含有敏感性資料，這些資料在存進memcached前要先被加密。

*memcached不提供復原機制，因為memcached之間沒有任何的溝通協定，如果一台memcached故障了，你必須將這台memcached從列表中移除，再重新載入資料，再將資料寫入另一台memcached伺服器中，

*如果client及memcached分別在不同的機器上，資料傳送延遲性如果造成問題，可以把memcached服務移到client端的機器上。

*key的長度是由memcached伺服器決定，預設的最大長度是250byte

*只使用一台memcached絕不是一個好的想法，尤其是服務多個client時，最少提供二台
memcached，才可以恰當地管理機器當機的狀況，如果可以的話，應該多建置幾台memcached
伺服器。當增加或移除memcached伺服器時，key/value的配置及hash值就會受到影響，如果要避免這些問題，必須研究memcached的hash type。


Memory allocation within memcached

當你第一次啟動memcached伺服器，memcached參數指定的記憶體數量不會自動配置給memcached，相反地，當開始將資料存進memcached的快取時，才會進行記憶體的分配。

當你開始將資料存在快取中，memcached不會為每個存入快取的資料一一配置記憶體空間，而是一次配置一個區塊，以進行記憶體空間的有效利用，避免快取資料過期時，造成記憶體空間配置的零碎化。

memcached裡頭的快取記憶體配置，以page為單位，每一page預設是1M，一個或多個page組成一個slab。

當memcached啟動時，不會進行slab及page的配置，只有當資料存進快取時，才會在page中切出適當大小的chunk，把資料存進chunk中，每一個chunk，會儲存一筆資料的value跟key，而page中每筆chunk的大小都必須一樣。

例如，memcached啟動時，有一筆資料的大小是800k，須要存入快取，這時就會建立一個slab，這個slab中page的chunk大小就是1M，一個page就只有一個chunk。

如果存入快取的資料是250K，那麼，就會建立一個slab，這個slab會再建立一個page，這個page會再切成4個大小相同的chunk。如果還有6筆250K的資料要存入快取，這個slab會再建立第二個相同的page進行資料的儲存。

資料如果超過1M，由於chunk預設是不能超過一M，而且資料必須塞進chunk中，因此超過一M的資料就會無法存入快取當中。


Using namespaces

memcached是非常簡單的key/value型式的儲存系統，無法自動將資料進行分類，例如，如果你使用mysql資料表傳回的id當做存入memcached快取的key時，就有可能有二筆由mysql資料表傳回的資料，雖然內容不同，id卻相同，存入快取時這二筆資料就會相互覆蓋，造成資料讀取的錯誤。

一些程式的API會在資料存入快取時，自動建立命名空間，實務上，這些命名空間，只是在存取資料時，在key前加上區別的字串。

你可以自己實做命名空間，只要存取快取資料時，在key前加上自定的字串就可以了，如加上”user_”字串。


Data Expiry

memcached快取資料的過期有二種狀況，如果要插入新的資料到快取中，但是沒有適當地slab可以存資料時，最近最少使用的資料會被移除，以騰出空間讓新的資料存入。

這個方法可以確保被移除的資料，是不再被使用的，或是已經很久不被使用的，但如果memcached的快取容量，比正常狀況使用時小很多時，你就會看到很多尚在使用的資料被移除了。

啟動memcached時啟用 -M參數，會在記憶體不足時發出警告，而不是自動刪除舊有的資料。

第二種快取過期的狀況，是直接刪除快取資料，或是設定資料過期的時間。

一種典型的應用就是設定使用者儲存的session資料，快取過期的時間。


在php中使用memcached

api的安裝

apt-get install php5-memcache


程式範例

程式名稱：a.php
class Test{
public $model;
public $color;
}

$test=new Test();
$test->model='bmw';
$test->color='red';

$cache=new Memcache();
$cache->connect('localhost',11211);
$cache->set('car',$test);


程式名稱：b.php
class Test{
public $model;
public $color;
}

connect('localhost',11211);
$car=$cache->get('car');

echo $car->model;
echo “\n”;
echo $car->color;
echo “\n”;

跑完a.php程式後，再跑b.php，就會跑出下面的結果
bmw
red

程式中物件的二個屬性都是經由serialize後，由a.php存在快取中，如果其他的程式要取用這二個屬性，只要有快取的key值，就可以得到這個物件的屬性。