memcached使用详解

ezeke

　　一．memcached介绍
1.基于libevent的事件处理
libevent是一套跨平台的事件处理接口的封装，能够兼容包括这些操作系统：Windows/Linux/BSD/Solaris 等操作系统的的事件处理。
包装的接口包括：poll、select(Windows)、epoll(Linux)、kqueue(BSD)、/dev/pool(Solaris)
Memcached 使用libevent来进行网络并发连接的处理，能够保持在很大并发情况下，仍旧能够保持快速的响应能力。
libevent: http://www.monkey.org/~provos/libevent/
　　2.内置内存存储方式
为了提高性能，memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。由于数据仅存在于内存中，因此重启memcached、重启操作系统会导致全部数据消失。另外，内容容量达到指定值之后，就基于LRU(Least Recently Used)算法自动删除不使用的缓存。
　　数据存储方式：Slab Allocation
结构图如下：

Slab Allocator的基本原理是按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块(chunk)，并把尺寸相同的块分成组，以完全解决内存碎片问题。但由于分配的是特定长度的内存，因此无法有效利用分配的内存。比如将100字节的数据缓存到128字节的chunk中，剩余的28字节就浪费了。
Page：分配给Slab的内存空间，默认是1MB。分配给Slab之后根据slab的大小切分成chunk。
Chunk：用于缓存记录的内存空间。
Slab Class：特定大小的chunk的组。
memcached根据收到的数据的大小，选择最适合数据大小的slab。
memcached中保存着slab内空闲chunk的列表，根据该列表选择chunk，然后将数据缓存于其中。

　　数据过期方式：Lazy Expiration + LRU
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。当memcached的内存空间不足时（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。
　　二．memcached安装
1.安装libevent
# wget http://www.monkey.org/~provos/libevent-2.0.11-stable.tar.gz
# tar zxvpf libevent-2.0.11-stable.tar.gz -C ../software/
# ./configure --prefix=/usr/local
# make
# make install
　　2.安装memcached
# wget http://memcached.googlecode.com/files/memcached-1.4.5.tar.gz
# tar zxvf memcached-1.4.5.tar.gz -C ../software/
# ./configure --prefix=/usr/local/memcached-1.4.5 --with-libevent=/usr/local
# make
# make install
　　3.相关错误以及解决方案
错误信息：
./memcached: error while loading shared libraries: libevent-2.0.so.5: cannot open shared object file: No such file or directory
解决方法：
# whereis libevent-2.0.so.5
libevent-2.0.so: /usr/local/lib/libevent-2.0.so.5
# ldd /usr/local/memcached-1.4.5/bin/memcached
        libevent-2.0.so.5 => not found
        libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x00000032f2600000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000032f1a00000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000032f1600000)
# LD_DEBUG=libs ./memcached -v                 
      9873:     find library=libevent-2.0.so.5 [0]; searching
      9873:      search cache=/etc/ld.so.cache
      9873:      search path=/lib64/tls/x86_64:/lib64/tls:/lib64/x86_64:/lib64:/usr/lib64/tls/x86_64:/usr/lib64/tls:/usr/lib64/x86_64:/usr/lib64             (system search path)
      9873:       trying file=/lib64/tls/x86_64/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/lib64/tls/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/lib64/x86_64/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/lib64/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/usr/lib64/tls/x86_64/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/usr/lib64/tls/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/usr/lib64/x86_64/libevent-2.0.so.5
      9873:       trying file=/usr/lib64/libevent-2.0.so.5
      9873:
./memcached: error while loading shared libraries: libevent-2.0.so.5: cannot open shared object file: No such file or directory
搜索路径为：/lib64 /usr/lib64
因此做个软连接到/usr/lib64目录下：
# ln -s /usr/local/lib/libevent-2.0.so.5 /usr/lib64/libevent-2.0.so.5
# ldd /usr/local/memcached-1.4.5/bin/memcached                       
        libevent-2.0.so.5 => /usr/lib64/libevent-2.0.so.5 (0x00002adde8270000)
        libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x00000032f2600000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000032f1a00000)
        librt.so.1 => /lib64/librt.so.1 (0x00000032f2a00000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000032f1600000)
可看出已经ok了。很多时候遇到找不到lib库的问题可以通过上面的方法来解决。
　　三．启动memcached
1.memcached启动选项：
-p       TCP监听端口 (default: 11211)
-U       UDP 监听端口 (default: 11211, 0 is off)
-s      UNIX socket监听路径，不支持网络
-a      UNIX socket访问掩码, 八进制 (default: 0700)
-l   监听的服务器IP地址 (default: all addresses)
-d            启动一个守护进程
-r            最大限度利用核心文件限制
-u  运行memcached用户
-m       最大的内存使用 (default: 64 MB)
-M            内存耗尽返回错误
-c       最大并发连接 (default: 1024)
-k           锁定所有分页内存
-v            输出警告和错误信息
-vv          同时打印客户端请求和返回信息
-vvv          打印内部状态转换信息
-i           打印memcached 和 libevent 版本信息
-P      设置保存pid文件, only used with -d option
-f    块大小增长倍数 (default: 1.25)
-n    key+value+flags最小分配空间(default: 48)
-L           如何有效，尝试使用大内存页。增加内存页大小可以减少失误的TLB数量，提高性能。
-D      指定key和IDs的分隔符 default is ":" (colon). 如果指定此选项，统计信息收集自动开启;
-t      使用的线程数量 (default: 4)
-R           每个事件的最大请求数 (default: 20)
-C            禁止使用 CAS
-b            设置积压队列数限制 (default: 1024)
-B           绑定协议 - one of ascii, binary, or auto (default)
-I            分配给每个slab页(default: 1mb, min: 1k, max: 128m)
　　2.启动
# ./memcached -d -m 500 -u root -l 192.168.50.10 -p 12000 -c 256 -P /tmp/memcached.pid -vvv
slab class   1: chunk size        96 perslab   10922
slab class   2: chunk size       120 perslab    8738
slab class   3: chunk size       152 perslab    6898
slab class   4: chunk size       192 perslab    5461
slab class   5: chunk size       240 perslab    4369
slab class   6: chunk size       304 perslab    3449
slab class   7: chunk size       384 perslab    2730
slab class   8: chunk size       480 perslab    2184
slab class   9: chunk size       600 perslab    1747
slab class  10: chunk size       752 perslab    1394
slab class  11: chunk size       944 perslab    1110
slab class  12: chunk size      1184 perslab     885
slab class  13: chunk size      1480 perslab     708
slab class  14: chunk size      1856 perslab     564
slab class  15: chunk size      2320 perslab     451
slab class  16: chunk size      2904 perslab     361
slab class  17: chunk size      3632 perslab     288
slab class  18: chunk size      4544 perslab     230
slab class  19: chunk size      5680 perslab     184
slab class  20: chunk size      7104 perslab     147
slab class  21: chunk size      8880 perslab     118
slab class  22: chunk size     11104 perslab      94
slab class  23: chunk size     13880 perslab      75
slab class  24: chunk size     17352 perslab      60
slab class  25: chunk size     21696 perslab      48
slab class  26: chunk size     27120 perslab      38
slab class  27: chunk size     33904 perslab      30
slab class  28: chunk size     42384 perslab      24
slab class  29: chunk size     52984 perslab      19
slab class  30: chunk size     66232 perslab      15
slab class  31: chunk size     82792 perslab      12
slab class  32: chunk size    103496 perslab      10
slab class  33: chunk size    129376 perslab       8
slab class  34: chunk size    161720 perslab       6
slab class  35: chunk size    202152 perslab       5
slab class  36: chunk size    252696 perslab       4
slab class  37: chunk size    315872 perslab       3
slab class  38: chunk size    394840 perslab       2
slab class  39: chunk size    493552 perslab       2
slab class  40: chunk size    616944 perslab       1
slab class  41: chunk size    771184 perslab       1
slab class  42: chunk size   1048576 perslab       1