本文深入探讨了NoSQL数据库的概念及其与关系型数据库的区别，重点介绍了Memcached的工作原理、安装配置、数据存储机制及在PHP中的应用。通过具体示例，展示了Memcached在缓存数据库查询结果、提高web站点性能方面的优势。
什么是NoSQL
非关系型数据库就是NoSQL，关系型数据库代表MySQL
对于关系型数据库来说，是需要把数据存储到库、表、行、字段里，查询的时候根据条件一行一行地去匹配，当量非常大的时候就很耗费时间和资源，尤其是数据是需要从磁盘里去检索
NoSQL数据库存储原理非常简单（典型的数据类型为k-v），不存在繁杂的关系链，比如mysql查询的时候，需要找到对应的库、表（通常是多个表）以及字段。
NoSQL数据可以存储在内存里，查询速度非常快
NoSQL在性能表现上虽然能优于关系型数据库，但是它并不能完全替代关系型数据库
NoSQL因为没有复杂的数据结构，扩展非常容易，支持分布式
常见NoSQL数据库
k-v形式的：memcached、redis 适合储存用户信息，比如会话、配置文件、参数、购物车等等。这些信息一般都和ID（键）挂钩，这种情景下键值数据库是个很好的选择。
文档数据库：mongodb 将数据以文档的形式储存。每个文档都是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个名称与对应的值，值既可以是简单的数据类型，如字符串、数字和日期等；也可以是复杂的类型，如有序列表和关联对象。数据存储的最小单位是文档，同一个表中存储的文档属性可以是不同的，数据可以使用XML、JSON或者JSONB等多种形式存储。
列存储 Hbase
图 Neo4J、Infinite Graph、OrientDB
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Memcached介绍
Memcached是国外社区网站LiveJournal团队开发，目的是为了通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，从而提高动态web站点性能。
官方站点 http://www.memcached.org/ 数据结构简单(k-v)，数据存放在内存里
多线程
基于c/s架构，协议简单
基于libevent的事件处理
自主内存存储处理（slab allowcation)
数据过期方式：Lazy Expiration 和 LRU
Memcached的数据流向
Slab allocation
Slab Allocation的原理
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-I参数来指定。
Slab是由多个Page组成的，Page按照指定大小切割成多个chunk。
Slab allocation
Growth factor
Memcached在启动时通过-f选项可以指定 Growth Factor因子。该值控制chunk大小的差异。默认值为1.25。
通过memcached-tool命令查看指定Memcached实例的不同slab状态，可以看到各Item所占大小（chunk大小）差距为1.25
命令：# memcached-tool 127.0.0.1:11211 display
Memcached的数据过期方式
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，检查记录是否过期。这种技术被称为lazy（惰性）expiration。因此，Memcached不会在过期监视上耗费CPU时间。
LRU
Memcached会优先使用已超时的记录的空间，但即使如此，也会发生追加新记录时空间不足的情况，此时就要使用名为Least Recently Used（LRU）机制来分配空间。顾名思义，这是删除“最近最少使用”的记录的机制。因此，当内存空间不足时（无法从slab class获取到新的空间时），就从最近未被使用的记录中搜索，并将其空间分配给新的记录。从缓存的实用角度来看，该模型十分理想。
Memcached安装
yum install -y memcached libmemcached libevent systemctl start memcachedps aux |grep memcache
netstat -lntp
vim /etc/sysconfig/memcached 可以配置参数
比如加上监听的ip，可以把OPTIONS="" 改为OPTIONS="127.0.0.1" 其中-m指定memcached分配内存
-c指定最大并发数
-u指定运行memcached服务的用户
查看Memcached运行状态
memcached-tool 127.0.0.1:11211 stats
或者echo stats |nc 127.0.0.1 11211
需要安装nc工具 yum install -y nc
若安装libmemcached后，可以使用命令
memstat --servers=127.0.0.1:11211 查看memcached服务状态
[root@cc01 ~]# memcached-tool 127.0.0.1:11211 stats
#127.0.0.1:11211 Field Value
accepting_conns 1
auth_cmds 0
auth_errors 0
bytes 0
bytes_read 7
bytes_written 0
cas_badval 0
cas_hits 0
cas_misses 0
cmd_flush 0
cmd_get 0
cmd_set 0
cmd_touch 0
conn_yields 0
connection_structures 11
curr_connections 10
curr_items 0
decr_hits 0
decr_misses 0
delete_hits 0
delete_misses 0
evicted_unfetched 0
evictions 0
expired_unfetched 0
get_hits 0
get_misses 0
hash_bytes 524288
hash_is_expanding 0
hash_power_level 16
incr_hits 0
incr_misses 0
libevent 2.0.21-stable
limit_maxbytes 67108864
listen_disabled_num 0
pid 1641
pointer_size 64
reclaimed 0
reserved_fds 20
rusage_system 0.004952
rusage_user 0.014857
threads 4
time 1541729369
total_connections 11
total_items 0
touch_hits 0
touch_misses 0
uptime 1101
version 1.4.15
Memcached命令行
yum install -y telnettelnet 127.0.0.1 11211
[root@cc01 ~]# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
set key2 0 30 2
12
STORED
set key1 0 30 3
12
123
CLIENT_ERROR bad data chunk
ERROR
set key1 0 20 3
abc
STORED
get key1
VALUE key1 0 3
abc
END
Memcached语法规则
<command name> <key> <flags> <exptime> <bytes>\r\n <data block>\r\n
注：\r\n在windows下是Enter键
<command name> 可以是set, add, replace
set表示按照相应的<key>存储该数据，没有的时候增加，有的时候覆盖
add表示按照相应的<key>添加该数据,但是如果该<key>已经存在则会操作失败
replace表示按照相应的<key>替换数据,但是如果该<key>不存在则操作失败。
<key> 客户端需要保存数据的key
<flags> 是一个16位的无符号的整数(以十进制的方式表示)。该标志将和需要存储的数据一起存储,并在客户端get数据时返回。客户端可以将此标志用做特殊用途，此标志对服务器来说是不透明的。
<exptime> 为过期的时间。若为0表示存储的数据永远不过期(但可被服务器算法：LRU 等替换)。如果非0(unix时间或者距离此时的秒数),当过期后,服务器可以保证用户得不到该数据(以服务器时间为标准)。
<bytes> 需要存储的字节数，当用户希望存储空数据时<bytes>可以为0
<data block>需要存储的内容，输入完成后，最后客户端需要加上\r\n（直接点击Enter）作为结束标志。Memcached数据示例
set key3 1 100 4 #设置
abcd
STORED
get key3
VALUE key3 1 4
abcd
END
replace key3 1 200 5 #替换
abcdx
STORED
get key3
VALUE key3 1 5
abcdx
END
delete key3 #删除
DELETED
get key3
END
Memcached数据导出和导入
导出：
memcached-tool 127.0.0.1:11211 dump > data.txt
cat data.txt
导入：
nc 127.0.0.1 11211 < data.txt
若nc命令不存在，yum install nc
注意：导出的数据是带有一个时间戳的，这个时间戳就是该条数据过期的时间点，如果当前时间已经超过该时间戳，那么是导入不进去的
PHP连接Memcached
先安装php的memcache扩展
cd /usr/local/src/
wget http://www.apelearn.com/bbs/data/attachment/forum/memcache-2.2.3.tgz
tar zxf memcache-2.2.3.tgz
cd memcache-2.2.3
/usr/local/php-fpm/bin/phpize
./configure --with-php-config=/usr/local/php-fpm/bin/php-config
make && make install
安装完后会有类似这样的提示：Installing shared extensions: /usr/local/php-fpm/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20131226/
然后修改php.ini添加一行extension=memcache.so
检查/usr/local/php/bin/php-fpm -m
下载测试脚本
curl www.apelearn.com/study_v2/.memcache.txt > 1.php 2>/dev/null
1.php内容也可以参考https://coding.net/u/aminglinux/p/yuanke_centos7/git/blob/master/21NOSQL/1.php
执行脚本
/usr/local/php-fpm/bin/php 1.php
或者将1.php放到某个虚拟主机根目录下面，在浏览器访问，即可看到效果
最终可以看到数据如下：
[0] => aaa
[1] => bbb
[2] => ccc
[3] => ddd
Memcached中存储session
本实例是在lamp/lnmp环境下实现
编辑php.ini添加两行
session.save_handler = memcache session.save_path = "tcp://192.168.0.9:11211"
或者httpd.conf中对应的虚拟主机中添加
php_value session.save_handler "memcache" php_value session.save_path "tcp://192.168.0.9:11211"
或者php-fpm.conf对应的pool中添加
php_value[session.save_handler] = memcache
php_value[session.save_path] = " tcp://192.168.0.9:11211 "测试：
wget http://study.lishiming.net/.mem_se.txt
mv .mem_se.txt /usr/local/apache2/htdocs/session.php
其中session.php内容可以参考https://coding.net/u/aminglinux/p/yuanke_centos7/git/blob/master/21NOSQL/session.php
curl localhost/session.php
类似于1443702394<br><br>1443702394<br><br>i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440
telnet 127.0.0.1 11211
get i44nunao0g3o7vf2su0hnc5440
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