分布式缓存Memcache和Redis

njsuntop

引言

        针对于现在计算机的CPU和网络设施，对应用程序来说，执行效率的瓶颈，已经不是代码的长度(实现同一个功能)和带宽了，而是，代码访问资源的过程，即：让我们的程序慢下来的罪魁祸首就是IO操作。

       程序从硬盘上读取数据是一个非常花费时间的操作，因为我们现在所使用的硬盘是机械式的，你想机械的运行速度和电的速度，那是一个级别上的选手吗？

       为了解决程序的瓶颈，人们提出了一种想法：使用空间换取时间。程序访问硬盘用的时间长，那就让数据放到内存中，让程序访问内存，这样不就节省了时间。这样确实剩下了我们程序获取数据时的等待时间，但是，我们的内存却是被占用了。

       我们大家都知道，内存这个资源对于计算机来说，是非常紧缺和有限的(就那么多)，如果我们计算机的内存资源都被这些数据使用了，那么一定会影响我们程序的运行的，你想，如果此时程序再需要一片内存空间的话，计算机会有什么反应，不用说，一定进行虚拟内存处理，虚拟内存是什么？硬盘上的空间，你看，我们费了半天劲又绕到了这个瓶颈，这不得不偿失嘛。

       当然，上面的那种情况是程序和缓存数据共用一个计算机的内存，如果，这个程序使用的人少，那么程序和缓存数据在一个计算机上只有积极的影响，没有负面的影响，但是，如果我们程序推广出去了，而且被所有人所接受，致使我们服务器每一分钟都有10万用户的访问量，此时，上述的那种情况就会严重影响程序的效率了。

为了解决上述的问题，于是出现了分布式缓存，硬盘上的数据，缓存在别的计算机(不是程序运行的计算机)的内存上，而且，可以缓存的计算机的个数不止一个，可以是n个。这个就是本篇博客的主要内容：分布式缓存Memcache(主讲)和Redis(做个简介)

操作流程

        下载Memcache服务端；启动服务；下载.net平台的驱动；应用程序中添加驱动的引用；编写程序

具体操作(Memcache)

        下载Mecached服务器(win版)，安装并启动服务器。打开命令窗口，切换到memcached文件目录，然后，输入：memcached.exe –d install和memcached.exe –d start，此时安装并启动了服务。引入相应的驱动(dll)

        编程代码如下：

        staticvoidMain(string[] args)

        {

            //组成memcache集群

            //string[]servers= { "127.0.0.1:11211","10.0.9.20:11211" };集群

            string[]servers = { "127.0.0.1:11211" };

            //初始化对象池

            SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();

            //SockIOPoolpool = SockIOPool.GetInstance("test1");

            

           pool.SetServers(servers);

           pool.InitConnections = 3;

           pool.MinConnections = 3;

           pool.MaxConnections = 5;

           pool.SocketConnectTimeout = 1000;

           pool.SocketTimeout = 3000;

           pool.MaintenanceSleep = 30;

           pool.Failover = true;

            

           pool.Nagle = false;

            //生成对象

           pool.Initialize();

            //客户端实例

            MemcachedClient mc = new MemcachedClient();

            //不压缩

           mc.EnableCompression = false;

            //mc.PoolName= "test1";//获得指定对象池的对象

           mc.Set("key1","Value1",DateTime.Now.AddMinutes(10));

            objectobj = mc.Get("key1");

            Console.WriteLine(obj);

            Console.ReadKey();

        }

集群问题
Memcache存储数据的原理

        先把key做一个哈希算法，得到哈希值；哈希值除以memcache服务器个数，取余，得出存放数据的服务器

一致性哈希原理

        临时增加一个memcache服务器，则之前key-value存放的服务器就会发生变化，此时取之前的值就会出现问题；此时，我们可以使用一致性哈希原理：每个服务器对应的是一段值，此时增加一个服务器，出现错误的概略会减少，但是，没有办法根治

内存存储管理
内存分配

        Memcache把内存分成大小不同的块，当数据来了后，找到一个最小匹配上块，来存储数据

内存使用

        采用CAS(CAS: ClientAssessService)协议，而不是采用锁，解决多并发访问题

        客户端读取数据时，获得一个CAS-ID，当写入缓存前，先检查客户端CAS-ID和服务器端CAS-ID(最后一个客户端访问时的CAS-ID)是否相同，相同，可以修改，否则，不允许修改，这个和我们使用的版本控制的原理大致是一样的

内存回收
Lazy Expiration(惰性检测)

        当用户通过key获取数据时才检查数据是否过期，最长过期时间为30d

LRU(Least RecentlyUsed)

        算法：近期最少使用算法。闲置内存—》过期内存—》最少使用

Memcache和Redis的区别

       都是分布式缓存；官方提供Linux版，但都不提供win版；都可以实现集群的，只不过，Memecache是在客户端设置，而Redis是在服务器端设置；Memcache提供的存储类型单一，Redis提供的类型比较丰富；提供了很多种语言的驱动。

总结

       Memcache和Redis服务器都是分布式缓存思想的具体化，使用他们，可以使我们的web应用程序高效的被更多的用户使用。

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