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Memcached基础知识

作者:火爆泡菜  来源:IT165收集  发布日期:2016-11-24 21:08:22

主要内容:

  Memcached基本的工作原理

  Memcached的两阶段哈希

  Memcached的数据存储方式

  Memcached新建Item分配内存过程

  Memcached的数据过期方式

  Memcached与Spring集成

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Memcached基本的工作原理

  Memcached是以守候程序的方式运行于一个或者多个服务器中,随时等待客户端的链接请求,通过启动Memcached服务端,配置相应的监听IP、端口等参数,客户端可通过指定的服务器IP 将数据以key-value的方式存储到Memcached实例中。

  如下图所示,有N个Memcached实例部署在一台专门的机器上,应用程序在查询数据时首先去Memcached里面查询,如果有数据则直接返回客户端使用,如果Memcached里面没有需要的数据或者数据过期了,则应用程序先去查询数据库,然后把查询的结果放到Memcached实例里面去,最后返回给客户端。

Memcached的两阶段哈希

  第一阶段哈希是计算'key-value'存储在哪个Memcached实例上,第二阶段哈希是计算'key-value'是存储存储在Memcached实例的哪个chunk里面。

  客户端存取数据时,首先参考Memcached实例列表计算出key的哈希值(阶段一哈希),进而选中一个Memcached实例;客户端将请求发送给选中的Memcached实例节点,然后该Memcached节点通过内部的哈希算法(阶段二哈希) 进行真正的数据(Item)存取。 Memcached的服务器和客户端通信并不使用复杂的XML等格式,而是使用简单的基于文本行的协议。

  如下图所示:
    比如我们要在Memcached上存储 key为'Hello',value为'World' 的这么一个键值对。
    阶段一哈希: 首先在客户端根据key计算出该'键值对'会存储在哪个Memcached实例中,假如是m2
    阶段二哈希: 在Memcached实例二中 再次根据key计算出该'键值对'在m2实例中存在的位置。

 

Memcached的数据存储方式

  Memcached的数据存储方式被称为Slab Allocator,其基本方式是:

  (a)先把内存分成很多个Slab,这个大小是预先规定好的,以解决内存碎片问题。

    分配给Slab的内存空间被称为Page,默认是1M。一个Slab下可以有多个Page。

    (如下图:在Memcached实例中先把内存分了n个slab,然后每个slab里面分了n个page)

  (b)然后把一个Page分成很多个chunk块,chunk块是用于缓存记录的空间。Chunk的大小是先有一个基本值,然后根据增长因子来增大。
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。
  (借用网上一张图来说明:)

 

  (c)slab class:内存区类别(48byte-1M),每个类别有一个slab classId

 

(d)Memcached里面保存着slab内存空间的chunk列表,当收到要保存的item时,它会根据item的大小去选择一个最适合的slab,然后找到空闲的chunk,把数据存放进去。

Memcached新建Item分配内存过程

  第一步: 快速定位slab classid,先计算Item长度
    key键长+flag+suffix(16字节)+value值长+结构大小(32字节),比如计算出来有90byte
    如果Item长度计算出来>1M,则无法存储丢弃
    取最小冗余的slab class进行存储,比如有:48、96、120, 存储90就会选96
  第二步:按顺序寻找可用的chunk
    (a) slot : 检查slab回收空间slot里是否有剩余chunk
      delete: delete时标记到slot
      exptime: get时检查的过期对象标记到slot
    (b)end_page_ptr: 检查page中是否有剩余chunk
    (c)memory: 内存还有剩余空间可以用于开辟新的slab
    (d)LRU
  (PS:Memcached的数据存储方式的缺点,由于chunk的大小是预先分配好的特定长度,因此如果数据不能完全填满chunk,那么chunk中剩余的空间就浪费了。)

Memcached的数据过期方式
  (1)Lazy Expiration(延迟/惰性 过期)
    Memcached不会监控记录是否过期,而是当客户端来获取数据的时候,才会检查记录的时间戳,因此成为Lazy Expiration
  (2)LRU(Least Recently Used 最近最少使用)
    当空间不足的时候,Memcached会优先使用已经过期的数据空间,如果还不够的话,那么就会把最近最少使用的对象的空间释放出来。
    (ps:要特别注意,Memcached的LRU不是全局的,而是针对slab的,可以说是区域性的)
  (3)惰性删除机制
    删除item对象时,不释放内存,作删除标记,指针放入slot回收插槽,下次分配的时候直接使用。

Memcached与Spring集成

(1)先把jar包添加到本地仓库中:

  mvn install:install-file -Dfile=java_memcached-release_2.6.6.jar -DgroupId=com.danga -DartifactId=memcached -Dversion=2.6.6 -Dpackaging=jar -DgeneratePom=true

  (ps:注意 -Dfile=java_memcached-release_2.6.6.jar  一定要输入jar包的全路径名 )

(2)在pom中添加memcached的lib依赖和common-pool的lib依赖:

 1         <dependency>
 2             <groupId>commons-pool</groupId>
 3             <artifactId>commons-pool</artifactId>
 4             <version>1.5.6</version>
 5         </dependency>
 6         <dependency>
 7             <groupId>com.danga</groupId>
 8             <artifactId>memcached</artifactId>
 9             <version>2.6.6</version>
10         </dependency>

(3)在spring的applicationContext.xml文件中加入memcached的配置

 1 <bean id='memcachedPool' class='com.danga.MemCached.SockIOPool' factory-method='getInstance'
 2     init-method='initialize' destroy-method='shutDown'>
 3         <constructor-arg>
 4             <value>neeaMemcachedPool</value>
 5         </constructor-arg>
 6         <property name='servers'>
 7             <list>
 8                 <value>192.168.1.81:3333</value>
 9             </list>
10         </property>
11         <property name='weights'>
12             <list>
13                 <value>1</value>
14             </list>
15         </property>
16         <property name='initConn'>
17             <value>5</value>
18         </property>
19         <property name='minConn'>
20             <value>5</value>
21         </property>
22         <property name='maxConn'>
23             <value>5</value>
24         </property>
25         <property name='maintSleep'>
26             <value>30</value>
27         </property>
28         <property name='nagle'>
29             <value>false</value>
30         </property>
31         <property name='maxIdle'>
32             <value>6000</value>
33         </property>
34         <property name='socketTO'>
35             <value>3000</value>
36         </property>
37     </bean>
38     
39     <bean id='memCachedClient' class='com.danga.MemCached.MemCachedClient'>
40         <constructor-arg>
41             <value>neeaMemcachedPool</value>
42         </constructor-arg>
43     </bean>

 在程序中就可以通过 MemCachedClient的get、set方法来往Memcached里面获取和设置item了

  

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