MemCache详细介绍

顺德公农庄

　　memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。Memcache是danga.com的一个项目，最早是为 LiveJournal 服务的，最初为了加速 LiveJournal 访问速度而开发的，后来被很多大型的网站采用。目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。起初作者编写它可能是为了提高动态网页应用，为了减轻数据库检索的压力，来做的这个缓存系统。它的缓存是一种分布式的，也就是可以允许不同主机上的多个用户同时访问这个缓存系统， 这种方法不仅解决了共享内存只能是单机的弊端，同时也解决了数据库检索的压力，最大的优点是提高了访问获取数据的速度！基于memcache作者对分布式cache的理解和解决方案。 memcache完全可以用到其他地方 比如分布式数据库， 分布式计算等领域。
MemCache接口介绍
　　Memcache客户端包含两组接口，一组是面向过程的接口，一组是面向对象的接口，具体可以参考PHP手册 “LXXV. Memcache Functions” 这章。

　　Memcache面向对象的常用接口包括：

　　Memcache::connect -- 打开一个到Memcache的连接

　　Memcache::pconnect -- 打开一个到Memcache的长连接

　　Memcache::close -- 关闭一个Memcache的连接

　　Memcache::set -- 保存数据到Memcache服务器上

　　Memcache::get -- 提取一个保存在Memcache服务器上的数据

　　Memcache::replace -- 替换一个已经存在Memcache服务器上的项目（功能类似Memcache::set）

　　Memcache::delete -- 从Memcache服务器上删除一个保存的项目

　　Memcache::flush -- 刷新所有Memcache服务器上保存的项目（类似于删除所有的保存的项目）

　　Memcache::getStats -- 获取当前Memcache服务器运行的状态
Memcache协议分析
　　如果你不喜欢 php_memcache.dll 扩展或者服务器器目前不支持这个扩展，那么就可以考虑自己构建，需要构建Memcahe的客户端，要先了解Memcache协议的交互，这样才能开发自己的客户端，这里简单的分析以下Memcache的协议。

　　（更详细的协议内容请在Memcache服务器端的源码的 doc/protocol.txt 文件中）

　　Memcache既支持TCP协议，也支持UDP协议，不过我们这里是以TCP协议的协议作为主要考虑对象，想了解UDP协议的过程，请参考 doc/protocol.txt 文件。

　　[ 错误指令]

　　Memcache的协议的错误部分主要是三个错误提示之提示指令：

　　普通错误信息，比如指令错误之类的

　　ERROR\r\n

　　客户端错误

　　CLIENT_ERROR <错误信息>\r\n

　　服务器端错误

　　SERVER_ERROR <错误信息>\r\n

　　[ 数据保存指令]

　　数据保存是基本的功能，就是客户端通过命令把数据返回过来，服务器端接收后进行处理。

　　指令格式：

　　<命令> <键> <标记> <有效期> <数据长度>\r\n

　　<命令> - command name

　　主要是三个储存数据的三个命令， set, add, replace

　　set 命令是保存一个叫做key的数据到服务器上

　　add 命令是添加一个数据到服务器，但是服务器必须这个key是不存在的，能够保证数据不会被覆盖

　　replace 命令是替换一个已经存在的数据，如果数据不存在，就是类似set功能

　　<键> - key

　　就是保存在服务器上唯一的一个表示符，必须是跟其他的key不冲突，否则会覆盖掉原来的数据，这个key是为了能够准确的存取一个数据项目

　　<标记> - flag

　　标记是一个16位的无符号整形数据，用来设置服务器端跟客户端一些交互的操作

　　<有效期> - expiration time

　　是数据在服务器上的有效期限，如果是0，则数据永远有效，单位是秒，Memcache服务器端会把一个数据的有效期设置为当前Unix时间+设置的有效时间

　　<数据长度> - bytes

　　数据的长度，block data 块数据的长度，一般在这个个长度结束以后下一行跟着block data数据内容，发送完数据以后，客户端一般等待服务器端的返回，服务器端的返回：

　　数据保存成功

　　STORED\r\n

　　数据保存失败，一般是因为服务器端这个数据key已经存在了

　　NOT_STORED\r\n

　　[ 数据提取命令]

　　从服务器端提取数据主要是使用get指令，格式是：

　　get <键>*\r\n

　　<键>* - key

　　key是是一个不为空的字符串组合，发送这个指令以后，等待服务器的返回。如果服务器端没有任何数据，则是返回：

　　END\r\n

　　证明没有不存在这个key，没有任何数据，如果存在数据，则返回指定格式：

　　VALUE <键> <标记> <数据长度>\r\n

　　<数据块>\r\n

　　返回的数据是以VALUE开始的，后面跟着key和flags，以及数据长度，第二行跟着数据块。

　　<键> -key

　　是发送过来指令的key内容

　　<标记> - flags

　　是调用set指令保存数据时候的flags标记

　　<数据长度> - bytes

　　是保存数据时候定位的长度

　　<数据块> - data block

　　数据长度下一行就是提取的数据块内容

　　[ 数据删除指令]

　　数据删除指令也是比较简单的，使用get指令，格式是：

　　delete <键> <超时时间>\r\n

　　<键> - key

　　key是你希望在服务器上删除数据的key键

　　<超时时间> - timeout

　　按照秒为单位，这个是个可选项，如果你没有指定这个值，那么服务器上key数据将马上被删除，如果设置了这个值，那么数据将在超时时间后把数据清除，该项缺省值是0，就是马上被删除

　　删除数据后，服务器端会返回：

　　DELETED\r\n

　　删除数据成功

　　NOT_FOUND\r\n

　　这个key没有在服务器上找到

　　如果要删除所有服务器上的数据，可以使用flash_all指令，格式：

　　flush_all\r\n

　　这个指令执行后，服务器上所有缓存的数据都被删除，并且返回：

　　OK\r\n

　　这个指令一般不要轻易使，除非你却是想把所有数据都干掉，删除完以后可以无法恢复的。

　　[其他指令]

　　如果想了解当前Memcache服务器的状态和版本等信息，可以使用状态查询指令和版本查询指令。

　　如果想了解当前所有Memcache服务器运行的状态信息，可以使用stats指令，格式

　　stats\r\n

　　服务器将返回每行按照 STAT 开始的状态信息，包括20行，20项左右的信息，包括守护进程的pid、版本、保存的项目数量、内存占用、最大内存限制等等信息。

　　如果只是想获取部分项目的信息，可以指定参数，格式：

　　stats <参数>\r\n

　　这个指令将只返回指定参数的项目状态信息。

　　如果只是想单独了解当前版本信息，可以使用version指令，格式：

　　version\r\n

　　将返回以 VERSION 开头的版本信息

　　如果想结束当前连接，使用quit指令，格式：

　　quit\r\n

　　将断开当前连接

　　另外还有其他指令，包括incr, decr 等，我也不太了解作用，就不做介绍了，如果感兴趣，可以自己去研究。
Memcache在中型网站的使用
　　使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

　　[ 分布式应用]

　　Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有User ID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上，存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。

　　但是这个有缺点，就是需要对User ID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

　　[ 减少数据库压力]

　　这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构.
　　Memcache是什么
Memcache是danga.com的一个项目，最早是为 LiveJournal 服务的，目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。
它可以应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间，然后建立一个HashTable，Memcached自管理这些HashTable。
Memcache官方网站：http://www.danga.com/memcached，更多详细的信息可以来这里了解 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->

为什么会有Memcache和memcached两种名称？
其实Memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名，知道我的意思了把~~~~。一个是项目名称，一个是主程序文件名，在网上看到了很多人不明白，于是混用了。

Memcache的安装
分为两个过程：memcache服务器端的安装和memcached客户端的安装。
所谓服务器端的安装就是在服务器（一般都是linux系统）上安装Memcache实现数据的存储
所谓客户端的安装就是指php（或者其他程序，Memcache还有其他不错的api接口提供）去使用服务器端的Memcache提供的函数，需要php添加扩展。

具体的配置大家可以参考：
Linux下的Memcache安装：http://www.ccvita.com/index.php/257.html
Windows下的Memcache安装：http://www.ccvita.com/index.php/258.html
Memcache基础教程：http://www.ccvita.com/index.php/259.html


PHP的Memcache

< ?php
//连接
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);

//保存数据
$mem->set('key1', 'This is first value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val ."<br />";

//替换数据
$mem->replace('key1', 'This is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";

//保存数组
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";

//删除数据
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";

//清除所有数据
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";

//关闭连接
$mem->close();
?>

如果正常的话，浏览器将输出：
Get key1 value: This is first value
Get key1 value: This is replace value
Get key2 value: Array ( [0] => aaa [1] => bbb [2] => ccc [3] => ddd )
Get key1 value:
Get key2 value:

程序代码分析

初始化一个Memcache的对象：
$mem = new Memcache;

连接到我们的Memcache服务器端，第一个参数是服务器的IP地址，也可以是主机名，第二个参数是Memcache的开放的端口：
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);

保存一个数据到Memcache服务器上，第一个参数是数据的key，用来定位一个数据，第二个参数是需要保存的数据内容，这里是一个字符串，第三个参数是一个标记，一般设置为0或者MEMCACHE_COMPRESSED就行了，第四个参数是数据的有效期，就是说数据在这个时间内是有效的，如果过去这个时间，那么会被Memcache服务器端清除掉这个数据，单位是秒，如果设置为0，则是永远有效，我们这里设置了60，就是一分钟有效时间：
$mem->set(‘key1‘, ‘This is first value’, 0, 60);

从Memcache服务器端获取一条数据，它只有一个参数，就是需要获取数据的key，我们这里是上一步设置的key1，现在获取这个数据后输出输出：
$val = $mem->get(’key1′);
echo "Get key1 value: " . $val;

现在是使用replace方法来替换掉上面key1的值，replace方法的参数跟set是一样的，不过第一个参数key1是必须是要替换数据内容的key，最后输出了：
$mem->replace(‘key1′, ‘This is replace value’, 0, 60);
$val = $mem->get(‘key1′);
echo "Get key1 value: " . $val;

同样的，Memcache也是可以保存数组的，下面是在Memcache上面保存了一个数组，然后获取回来并输出
$arr = array(‘aaa’, ‘bbb’, ‘ccc’, ‘ddd’);
$mem->set(‘key2′, $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get(‘key2′);
print_r($val2);

现在删除一个数据，使用delte接口，参数就是一个key，然后就能够把Memcache服务器这个key的数据删除，最后输出的时候没有结果
$mem->delete(‘key1′);
$val = $mem->get(‘key1′);
echo "Get key1 value: " . $val . "<br>";

最后我们把所有的保存在Memcache服务器上的数据都清除，会发现数据都没有了，最后输出key2的数据为空，最后关闭连接
$mem->flush();
$val2 = $mem->get(‘key2′);
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br>";

Memcache的使用
使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

分布式应用
Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有User ID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎 Mecache服务器上，存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。

但是这个有缺点，就是需要对User ID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

减少数据库压力
这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。

我考虑的一种简单方法：
后端的数据库操作模块，把所有的Select操作提取出来（update/delete/insert不管），然后把对应的SQL进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key（比如MD5或者SHA），然后把这个key去Memcache中查找数据，如果这个数据不存在，说明还没写入到缓存中，那么从数据库把数据提取出来，一个是数组类格式，然后把数据在set到Memcache中，key就是这个SQL的 hash值，然后相应的设置一个失效时间，比如一个小时，那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的，有效减少数据库的压力。缺点是数据不实时，当数据做了修改以后，无法实时到前端显示，并且还有可能对内存占用比较大，毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大，这个是需要考虑的因素。

Memcache的安全
我们上面的Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作，没有任何的验证过程，这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险，轻则数据泄露被其他无关人员查看，重则服务器被入侵，因为Mecache是以root权限运行的，况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况，这些都是我们未知的，所以危险性是可以预见的。为了安全起见，我做两点建议，能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。

内网访问
最好把两台服务器之间的访问是内网形态的，一般是Web服务器跟Memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡，一块指向互联网，一块指向内网，那么就让Web服务器通过内网的网卡来访问Memcache服务器，我们Memcache的服务器上启动的时候就监听内网的IP 地址和端口，内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。
# memcached -d -m 1024 -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid
Memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口，占用1024MB内存，并且允许最大1024个并发连接

设置防火墙
防火墙是简单有效的方式，如果却是两台服务器都是挂在网的，并且需要通过外网IP来访问Memcache的话，那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。
一般我们在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问，比如我们可以设置只允许我们的Web服务器来访问我们Memcache服务器，同时阻止其他的访问。
# iptables -F
# iptables -P INPUT DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
# iptables -A INPUT -p udp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问，能够有效的阻止一些非法访问，相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性，这个可以根据自己的需要来做.
　　Amfphp 是PHP的RPC工具，它可以使PHP与下述技术无缝通信：

• Flash 和 Flex Remoting
  
• JavaScript JSON 和 Ajax JSON
  
• XML 和XML-RPC
  

　　一、什么是RPC?
　　远端程序调用(RPC， Remote Procedure Call) 是一种客户端与服务器端交换数据方式。我们可以调用本地对象带对各种参数方法 ，设置回调并接受调用结果。我们不用关心发送和接收数据的实现细节。实现细节通常是抽象的， 就像我们在调用本地方法一样.
　　二、工作原理
　　客户端（Flash）与服务器端（php）, 使用相同的方式描述方法调用和复杂数据。客户端序列化请求并将它发送到网关Amfphp。Amfphp再执行：

• 反序列化请求
  
• 找到相应的远程服务类
  
• 实例化类
  
• 执行安全检查
  
• （使用指定参数）调用服务器端方法
  
• 序列化返回的数据
  

　　Amfphp 可以正确地序列化、反序列化复杂类型数据。除了对象和数组，它还支持resources 数据连接资源，这就意味着我们可以通过调用远程方法简单返回mysql_query，amfphp 会处理这一切。 如果平台支持 (目前来说，Flash Remoting 和Flex Remoting), phpamf还可以处理循环引用和自定义数据。 它也支持简单的远程调试。还有amfphp 附带一个服务浏览器，它可以在创建客户端代码前测试远程服务。amfphp 1.0.1还添加了模板，可以自动生成客户端代码。Amfphp 1.9 beta更是新增了对AMF3的支持。详见http://www.riafan.com/article.asp?id=31。
　　三、教学资源
　　1. 英文

• flash-db.com tutorials and forum on AMFPHP
  
• sephiroth.it tutorials and blog on AMFPHP
  
• Macromedia Remoting Developer Center
  
• flashcoders mailing list
  
• amfphp mailing list
  
• AMFPHP development blog
  
• Flash Remoting book companion site
  
• Setting up PHP on your webserver
  
• Sönke Rohde - tutorial
  
• Jesse Warden - Flash, Flex and AMFPHP
  
• SwapDepths tutorials
  

　　2. 中文

• AMFPHP v1.0 MS2 tutorials
  
• download, install, hello world
  
• pageable recordset working examples
  
• using web service with amfphp
  
• authenticate with setCredential()
  
• Another hello world tutorial
  
• luar的教学：http://www.luar.com.hk/flashbook/archives/000168.php
  
• 淡湮mmug网聚教学：http://breezecentral.zerone.com.tw/p66309923/