Memcached

简介

  memcached是一个高性能的内存缓存管理系统，利用k-v结构的hashmap缓存从数据库中查询的结果，当再次查询的时候，就可以不经过数据库，直接从缓存中找到结果，大大提高查询效率，提高动态web应用的响应速度。

内存模型

  https://www.cnblogs.com/moyangvip/p/5259700.html
  memcached中包含三个概念，slab，chunk，item。一个slab中包含多个chunk，一个chunk中包含多个item。item是实际存储k-v数据的结构。当某一个slab中的内存满了之后，memcached会利用LRU机制，将这个slab中的数据进行替换。LRU机制的实现基于双向链表。

分布式实现

  memecached相互之间不能通信，需要借助客户端实现分布式。利用32位循环冗余校验（CRC-32）计算键值后，将资料分配到不同的机器上。memcached在chunk上基于hashmap存储数据。其守护进程由C语言编写，但是客户端可以由任何语言编写，并通过memcached协议与守护进程通信。

余数哈希

  所谓余数哈希，就是将数据对服务器台数取余数，算出来是几，就将该结果存储在哪台服务器中。但是一旦集群机器数量发生变化，比如增加节点，或者某台节点宕机了，哈希值发生了变化，就不能再命中缓存，缓存失效就只能查询数据库，这样会数据库的压力变得非常大。这时就需要对所有的数据重新计算哈希值。

一致性哈希

  而一致性哈希可以解决这个问题，将服务器的ip对 2³² 取模，将ip映射到0 ～ 2³² - 1的环形区域上。当有数据进来时，同样对该数据用 2³² 取模，计算出来的结果，在该圆上顺时针旋转，碰到哪台服务器，就属于哪台服务器。

Memcached数据清理

  Memcached首先采用惰性删除的方法，就是给数据维护一个时间戳，当该数据失效后并不主动删除，而是发起get请求之后，才删除过期数据。而当所有数据都没有过期，且内存已满的时候，采用LRU（最近最少使用）算法删除内存。

  每个slab维护一个队列，最新插入的数据和被重新get的数据都会被移动到队列头部，这样队尾的数据就是比较老的和使用次数比较少的数据。当需要删除数据的时候，从队尾开始，首先检查该数据是否过期，如果过期了，就直接覆盖，如果没有过期数据，就将该节点删除，插入新的数据。这个队列用双向链表实现。

memcached工作流程

  首先检查客户端请求数据是否在memcached里，如果存在，直接返回，不对数据库进行任何操作。如果不存在，查询数据库，返回结果，并缓存一份在memcached里。更新数据库的时候，同时更新memcached，保证数据一致性。如果内存满了，就使用到期失效策略和LRU算法，先将失效的数据替换掉，如果没有失效的数据，就利用LRU算法替换掉最近最少使用的数据。

memcached和redis的区别

1. redis支持数据的持久化，有一部分数据可以存储在硬盘中，重启的时候可以再次加载使用。memcached是纯内存存储，重启会丢失所有的数据，不支持灾难恢复。
2. redis支持master-slave的主从数据备份。
3. redis支持多种数据存储格式，包括string、list、set、zset、hash等，memecached仅支持string。
4. memcached可以存储图片和视频。
5. redis最大内存可达到1G，memcached最大支持1M。
6. memcached是多线程、非阻塞IO复用模型，redis是单线程的IO复用模型。
7. redis被memcached快很多。

  如果涉及到很复杂的数据结构、存储或者排序等的需求，肯定用redis。如果只是存储简单的k-v结构，用memcached，它也足够可靠。