简介Memchahed

  • Memcached是高性能分布式内存缓存服务器，它通过缓存数据库查询结果，减少对数据库的访问次数以提高动态Web应用的速度，提高可扩展性。
  • Memcached的API使用32位元的CRC(循环冗余校验)校验，计算键值后，将资料分散在不同的机器上，当表格满了以后，接下来新增的资料会以LRU机制替换掉。
  • Memcached基于一个存储键/值对的Hashmap。其守护进程是用C写的，但是客户端可以用任何语言来写，并通过mencached协议与其守护进程通信。

Memcached分布式算法

余数哈希

  • 根据服务器的台数的余数进行分散。求得键的哈希值，再除以服务器的台数，根据余数选择服务器。

缺点：

  • 当添加或移除服务器时，缓存重组代价太大。当添加服务器要进行重哈希，会导致原来的服务器序号变了，按原来的逻辑寻找数据就会找不到，访问数据Memcached命中率下降，那么就会增加数据库服务器的负载。

一致性哈希

  • 一致性hash算法通过一个叫作一致性hash环的数据结构实现。这个环的起点是0，终点是2^32 - 1，并且起点与终点连接，环的中间的整数按逆时针分布，故这个环的整数分布范围是[0, 2^32-1]
  • 首先求出memcached服务器（节点）的哈希值，并将其配置到0~2^32-1的圆（continuum）上。
  • 然后用同样的方法求出存储数据的键的哈希值，并映射到圆上。 
  • 然后从数据映射到的位置开始顺时针查找，将数据保存到找到的第一个服务器上。如果超过2^32-1仍然找不到服务器，就会保存到第一台memcached服务器上。

在Consistent Hashing中，只有在continuum上增加服务器的地点逆时针方向的第一台服务器上的键会受到影响。

一致性哈希环

Memcached的数据清除算法

  • LRU。每个slab会维护一个队列，刚插入的数据在队头，经常get的数据也会移动到队头，这样较老或者访问较少的数据相对都留在队尾。

  • 该算法从队尾开始淘汰，当slab分配不到足够的内存时，首先会检查队尾是否有过期数据。如果有的话会直接将其覆盖为新的对象，如果没有，会开始淘汰队尾的对象。

Slab是一个内存块，它是memcached一次申请内存的最小单位。Slab的大小固定为1M（1048576 Byte），一个slab由若干个大小相等的chunk组成。每个chunk中都保存了一个item结构体、一对key和value。

描述一下Memcacehd的工作流程

  • 先检查客户端的请求数据是否在memcached中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作；
  • 如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现）；
  • 每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保证一致性；
  • 当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略，失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据。

Memcached 和 Redis的区别

  • Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set –有序集合)和hash（哈希类型）等数据结构的存储。

  • memcache支持简单的数据类型，String。

  • Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

  • Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用,而Memecache把数据全部存在内存之中

  • redis的速度比memcached快很多

  • Memcached是多线程，非阻塞IO复用的网络模型；Redis使用单线程的IO复用模型。

有持久化需求或者对数据结构和处理有高级要求的应用，选择redis，其他简单的key/value存储，选择memcached。 对于两者的选择需要要看具体的应用场景，如果需要缓存的数据只是key-value这样简单的结构时，则还是采用memcache，它也足够的稳定可靠。 如果涉及到存储，排序等一系列复杂的操作时，毫无疑问选择redis。