Memcache内存分配 | Memcache存储策略

水莹儿

Memcache使用了Slab Allocator的内存分配机制:按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块，以
完全解决内存碎片问题
Memcache的存储涉及到slab，page，chunk三个概念
1．Chunk为固定大小的内存空间，默认为96Byte。
2．page对应实际的物理空间，1个page为1M。
3．同样大小的chunk又称为slab。
Memcached再启动的时候根据-n和-f参数，产生若干slab。具体应用中Memcache每次申请1page，并将这1M空间分割成若干个chunk，这些chunk有着同样的大小，属于同一个slab。
【添加】，通过memcache添加item的时候：
1．  Memcache计算item的大小（key+value+flags）,选取合适的slab（刚好能放下该item的slab）
2．  如果这个item对应的slab未出现过，则申请1个page（注意，这1M空间不论是否达到memcached使用内存都可以申请成功）并加该item存入slab中的chunk
3．  如 果item对应的slab出现过，则在该slab中优先选择expired（free_chunks）和delete（在1.2.2中delete的 chunk存在着不能被重复利用的问题）的chunk进行存储，其次将选择未使用过的chunk（free_chunks_end）进行存储。
4．  如果item对应的slab出现过，但是对应的slab已经存储满了，那么会申请一个新的page，这个page被分为对应大小的chunk，继续存储。
5．  如果item对应的slab出现过，但是对应的slab已经存储满了并且memcache也达到了最大内存使用。将使用lru算法，清除item（可能将未过期的item清除）此时会有eviction++
【删除】：
1．  Delete操作只是将该chunk置为删除状态，这样在下次使用将优先利用这样的chunk。
【flush】
1．  Flush操作相当于将所有的item失效的一个动作。并不会改变memcache内存分配情况。
一些注意
1. memcache已经分配的内存不会再主动清理。
2. memcache分配给某个slab的内存页不能再分配给其他slab。
3. flush_all不能重置memcache分配内存页的格局，只是给所有的item置为过期。
4. memcache最大存储的item(key+value)大小限制为1M，这由page大小1M限制
5． 由于memcache的分布式是客户端程序通过hash算法得到的key取模来实现，不同的语言可能会采用不同的hash算法，同样的客户端程序也有可能 使用相异的方法，因此在多语言、多模块共用同一组memcached服务时，一定要注意在客户端选择相同的hash算法
6．启动memcached时可以通过-M参数禁止LRU替换，在内存用尽时add和set会返回失败
7．memcached启动时指定的是数据存储量，没有包括本身占用的内存、以及为了保存数据而设置的管理空间。因此它占用的内存量会多于启动时指定的内存分配量，这点需要注意。
8．memcache存储的时候对key的长度有限制，php和C的最大长度都是250
标签： PHP memcached

代码片段(10) [全屏查看所有代码]
1. [代码][PHP]代码    
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Page为内存分配的最小单位。   Memcached的内存分配以page为单位，默认情况下一个page是1M，可以通过-I参数在启动时指定。如果需要申请内存 时，memcached会划分出一个新的page并分配给需要的slab区域。page一旦被分配在重启前不会被回收或者重新分配。

2. [图片] 1866742045547134261[1].jpg    


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labs划分数据空间。   Memcached并不是将所有大小的数据都放在一起的，而是预先将数据空间划分为一系列slabs，每个slab只负责一定范围内的数据存储。如 下图，每个slab只存储大于其上一个slab的size并小于或者等于自己最大size的数据。例如：slab 3只存储大小介于137 到 224 bytes的数据。如果一个数据大小为230byte将被分配到slab 4中。从下图可以看出，每个slab负责的空间其实是不等的，memcached默认情况下下一个slab的最大值为前一个的1.25倍，这个可以通过修 改-f参数来修改增长比例。

4. [图片] 1866742045547134262[1].jpg    


5. [代码][PHP]代码    
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Chunk才是存放缓存数据的单位。   Chunk是一系列固定的内存空间，这个大小就是管理它的slab的最大存放大小。例如：slab 1的所有chunk都是104byte，而slab 4的所有chunk都是280byte。chunk是memcached实际存放缓存数据的地方，因为chunk的大小固定为slab能够存放的最大值， 所以所有分配给当前slab的数据都可以被chunk存下。如果时间的数据大小小于chunk的大小，空余的空间将会被闲置，这个是为了防止内存碎片而设 计的。例如下图，chunk size是224byte，而存储的数据只有200byte，剩下的24byte将被闲置。

6. [图片] 1866742045547134263[1].jpg    


7. [代码][PHP]代码    
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Slab的内存分配。   Memcached在启动时通过-m指定最大使用内存，但是这个不会一启动就占用，是随着需要逐步分配给各slab的。          如果一个新的缓存数据要被存放，memcached首先选择一个合适的slab，然后查看该slab是否还有空闲的chunk，如果有则直接存放进去；如 果没有则要进行申请。slab申请内存时以page为单位，所以在放入第一个数据，无论大小为多少，都会有1M大小的page被分配给该slab。申请到 page后，slab会将这个page的内存按chunk的大小进行切分，这样就变成了一个chunk的数组，在从这个chunk数组中选择一个用于存储 数据。如下图，slab 1和slab 2都分配了一个page，并按各自的大小切分成chunk数组。

8. [图片] 1866742045547134264[1].jpg    


9. [代码][PHP]代码    
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Memcached内存分配策略。   综合上面的介绍，memcached的内存分配策略就是：按slab需求分配page，各slab按需使用chunk存储。 这里有几个特点要注意，   Memcached分配出去的page不会被回收或者重新分配Memcached申请的内存不会被释放slab空闲的chunk不会借给任何其他slab使用。

10. [图片] 1866742045547134265[1].jpg