[转]nosql数据库学习一：安装和使用memcached

发布时间：2020-12-13 13:47:38 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：nosql很火，看来最近得学习了解下，其实看了些资料，感觉应该是需要和关系型数据库配套使用，不管怎么样，接下来就从网上学习些资料保留下来吧，以后用得着，我才发现原来之前学的BerkelyDB其实也算是一种Nosql数据库了，还有json文档型的，其实概念很广。

nosql很火，看来最近得学习了解下，其实看了些资料，感觉应该是需要和关系型数据库配套使用，不管怎么样，接下来就从网上学习些资料保留下来吧，以后用得着，我才发现原来之前学的BerkelyDB其实也算是一种Nosql数据库了，还有json文档型的，其实概念很广。

今天先介绍简单的key/value临时性的Nosql数据库memcached

转自IBM技术文档：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-memcached1/#resources

James G. Goodwill,应用程序架构师,Evite.com

2009 年 11 月 05 日

memcached是由 Danga Interactive 开发并使用 BSD 许可的一种通用的分布式内存缓存系统。

Danga Interactive 开发 memcached 的目的是创建一个内存缓存系统来处理其网站 LiveJournal.com 的巨大流量。每天超过 2000 万的页面访问量给 LiveJournal 的数据库施加了巨大的压力，因此 Danga 的Brad Fitzpatrick便着手设计了 memcached。memcached 不仅减少了网站数据库的负载，还成为如今世界上大多数高流量网站所使用的缓存解决方案。

本文首先全面概述 memcached，然后指导您安装 memcached 以及在开发环境中构建它。我还将介绍 memcached 客户机命令（总共有 9 个）并展示如何在标准和高级 memcached 操作中使用它们。最后，我将提供一些使用 memcached 命令测量缓存的性能和效率的技巧。

如何将 memcached 融入到您的环境中？

在开始安装和使用 using memcached 之前，我们需要了解如何将 memcached 融入到您的环境中。虽然在任何地方都可以使用 memcached，但我发现需要在数据库层中执行几个经常性查询时，memcached 往往能发挥最大的效用。我经常会在数据库和应用服务器之间设置一系列 memcached 实例，并采用一种简单的模式来读取和写入这些服务器。图 1 可以帮助您了解如何设置应用程序体系结构：

图 1. 使用 memcached 的示例应用程序体系结构

体系结构相当容易理解。我建立了一个 Web 层，其中包括一些 Apache 实例。下一层是应用程序本身。这一层通常运行于 Apache Tomcat 或其他开源应用服务器之上。再下面一层是配置 memcached 实例的地方 — 即应用服务器与数据库服务器之间。在使用这种配置时，需要采用稍微不同的方式来执行数据库的读取和写入操作。

读取

我执行读取操作的顺序是从 Web 层获取请求（需要执行一次数据库查询）并检查之前在缓存中存储的查询结果。如果我找到所需的值，则返回它。如果未找到，则执行查询并将结果存储在缓存中，然后再将结果返回给 Web 层。

写入

将数据写入到数据库中时，首先需要执行数据库写入操作，然后将之前缓存的任何受此写入操作影响的结果设定为无效。此过程有助于防止缓存和数据库之间出现数据不一致性。

安装 memcached

memcached 支持一些操作系统，包括 Linux?、Windows?、Mac OS 和 Solaris。在本文中，我将详细介绍如何通过源文件构建和安装 memcached。采用这种方式的主要原因是我在遇到问题时可以查看源代码。

libevent

libevent是安装 memcached 的唯一前提条件。它是 memcached 所依赖的异步事件通知库。您可以在monkey.org上找到关于 libevent 的源文件。接下来，找到其最新版本的源文件。对于本文，我们使用稳定的 1.4.11 版本。获取了归档文件之后，将它解压到一个方便的位置，然后执行清单 1 中的命令：

清单 1. 生成和安装 libevent

cd libevent-1.4.11-stable/

./configure
			
make
				
make install

memcached

从Danga Interactive获取 memcached 源文件，仍然选择最新的分发版。在撰写本文时，其最新版本是 1.4.0。将 tar.gz 解压到方便的位置，并执行清单 2 中的命令：

清单 2. 生成和安装 memcached

cd memcached-1.4.0/ ./configure make make install

完成这些步骤之后，您应该安装了一个 memcached 工作副本，并且可以使用它了。让我们进行简单介绍，然后使用它。

使用 memcached

要开始使用 memcached，您首先需要启动 memcached 服务器，然后使用 telnet 客户机连接到它。

要启动 memcached，执行清单 3 中的命令：

清单 3. 启动 memcached

./memcached -d -m 2048 -l 10.0.0.40 -p 11211

这会以守护程序的形式启动 memcached（-d），为其分配 2GB 内存（-m 2048），并指定监听 localhost，即端口 11211。您可以根据需要修改这些值，但以上设置足以完成本文中的练习。接下来，您需要连接到 memcached。您将使用一个简单的 telnet 客户机连接到 memcached 服务器。

大多数操作系统都提供了内置的 telnet 客户机，但如果您使用的是基于 Windows 的操作系统，则需要下载第三方客户机。我推荐使用PuTTy。

安装了 telnet 客户机之后，执行清单 4 中的命令：

清单 4. 连接到 memcached

telnet localhost 11211

如果一切正常，则应该得到一个 telnet 响应，它会指示Connected to localhost（已经连接到 localhost）。如果未获得此响应，则应该返回之前的步骤并确保 libevent 和 memcached 的源文件都已成功生成。

您现现已经登录到 memcached 服务器。此后，您将能够通过一系列简单的命令来与 memcached 通信。9 个 memcached 客户端命令可以分为三类：

基本
高级
管理

基本 memcached 客户机命令

您将使用五种基本 memcached 命令执行最简单的操作。这些命令和操作包括：

set
add
replace
get
delete

前三个命令是用于操作存储在 memcached 中的键值对的标准修改命令。它们都非常简单易用，且都使用清单 5 所示的语法：

清单 5. 修改命令语法

command <key> <flags> <expiration time> <bytes> <value>

表 1 定义了 memcached 修改命令的参数和用法。

表 1. memcached 修改命令参数

参数	用法
key	key 用于查找缓存值
flags	可以包括键值对的整型参数，客户机使用它存储关于键值对的额外信息
expiration time	在缓存中保存键值对的时间长度（以秒为单位，0 表示永远）
bytes	在缓存中存储的字节点
value	存储的值（始终位于第二行）

现在，我们来看看这些命令的实际使用。

set
set命令用于向缓存添加新的键值对。如果键已经存在，则之前的值将被替换。

注意以下交互，它使用了set命令：

set userId 0 0 5 12345 STORED

如果使用set命令正确设定了键值对，服务器将使用单词STORED进行响应。本示例向缓存中添加了一个键值对，其键为userId，其值为12345。并将过期时间设置为 0，这将向 memcached 通知您希望将此值存储在缓存中直到删除它为止。

add
仅当缓存中不存在键时，add命令才会向缓存中添加一个键值对。如果缓存中已经存在键，则之前的值将仍然保持相同，并且您将获得响应NOT_STORED。

下面是使用add命令的标准交互：

set userId 0 0 5 12345 STORED add userId 0 0 5 55555 NOT_STORED add companyId 0 0 3 564 STORED

replace
仅当键已经存在时，replace命令才会替换缓存中的键。如果缓存中不存在键，那么您将从 memcached 服务器接受到一条NOT_STORED响应。

replace命令的标准交互：

replace accountId 0 0 5 67890 NOT_STORED set accountId 0 0 5 67890 STORED replace accountId 0 0 5 55555 STORED

最后两个基本命令是get和delete。这些命令相当容易理解，并且使用了类似的语法，如下所示：

command <key>

接下来看这些命令的应用。

get
get命令用于检索与之前添加的键值对相关的值。您将使用get执行大多数检索操作。

get命令的典型交互：

set userId 0 0 5 12345 STORED get userId VALUE userId 0 5 12345 END get bob END

如您所见，get命令相当简单。您使用一个键来调用get，如果这个键存在于缓存中，则返回相应的值。如果不存在，则不返回任何内容。

delete
最后一个基本命令是delete。delete命令用于删除 memcached 中的任何现有值。您将使用一个键调用delete，如果该键存在于缓存中，则删除该值。如果不存在，则返回一条NOT_FOUND消息。

delete命令的客户机服务器交互：

set userId 0 0 5 98765 STORED delete bob NOT_FOUND delete userId DELETED get userId END

高级 memcached 客户机命令

可以在 memcached 中使用的两个高级命令是gets和cas。cas命令需要结合使用。您将使用这两个命令来确保不会将现有的名称/值对设置为新值（如果该值已经更新过）。我们来分别看看这些命令。

gets
gets命令的功能类似于基本的get命令。两个命令之间的差异在于，gets返回的信息稍微多一些：64 位的整型值非常像名称/值对的 “版本” 标识符。

gets命令的客户机服务器交互：

set userId 0 0 5 12345 STORED get userId VALUE userId 0 5 12345 END gets userId VALUE userId 0 5 4 12345 END

考虑gets命令之间的差异。gets命令将返回一个额外的值 — 在本例中是整型值 4，用于标识名称/值对。如果对此名称/值对执行另一个set命令，则gets返回的额外值将会发生更改，以表明名称/值对已经被更新。清单 6 显示了一个例子：

清单 6. set 更新版本指示符

set userId 0 0 5 33333 STORED gets userId VALUE userId 0 5 5 33333 END

您看到gets返回的值了吗？它已经更新为 5。您每次修改名称/值对时，该值都会发生更改。

cas
cas（check 和 set）是一个非常便捷的 memcached 命令，用于设置名称/值对的值（如果该名称/值对在您上次执行gets后没有更新过）。它使用与set命令相类似的语法，但包括一个额外的值：gets返回的额外值。

注意以下使用cas命令的交互：

set userId 0 0 5 55555 STORED gets userId VALUE userId 0 5 6 55555 END cas userId 0 0 5 6 33333 STORED

如您所见，我使用额外的整型值 6 来调用gets命令，并且操作运行非常顺序。现在，我们来看看清单 7 中的一系列命令：

清单 7. 使用旧版本指示符的`cas`命令

8 55555 END cas userId 0 0 5 6 33333 EXISTS

注意，我并未使用gets最近返回的整型值，并且cas命令返回 EXISTS 值以示失败。从本质上说，同时使用cas命令可以防止您使用自上次读取后经过更新的名称/值对。

缓存管理命令

最后两个 memcached 命令用于监控和清理 memcached 实例。它们是stats和flush_all命令。

stats
stats命令的功能正如其名：转储所连接的 memcached 实例的当前统计数据。在下例中，执行stats命令显示了关于当前 memcached 实例的信息：

stats STAT pid 63 STAT uptime 101758 STAT time 1248643186 STAT version 1.4.11 STAT pointer_size 32 STAT rusage_user 1.177192 STAT rusage_system 2.365370 STAT curr_items 2 STAT total_items 8 STAT bytes 119 STAT curr_connections 6 STAT total_connections 7 STAT connection_structures 7 STAT cmd_get 12 STAT cmd_set 12 STAT get_hits 12 STAT get_misses 0 STAT evictions 0 STAT bytes_read 471 STAT bytes_written 535 STAT limit_maxbytes 67108864 STAT threads 4 END

此处的大多数输出都非常容易理解。稍后在讨论缓存性能时，我还将详细解释这些值的含义。至于目前，我们先来看看输出，然后再使用新的键来运行一些set命令，并再次运行stats命令，注意发生了哪些变化。

flush_all
flush_all是最后一个要介绍的命令。这个最简单的命令仅用于清理缓存中的所有名称/值对。如果您需要将缓存重置到干净的状态，则flush_all能提供很大的用处。下面是一个使用flush_all的例子：

set userId 0 0 5 55555 STORED get userId VALUE userId 0 5 55555 END flush_all OK get userId END

缓存性能

在本文的最后，我将讨论如何使用高级 memcached 命令来确定缓存的性能。stats命令用于调优缓存的使用。需要注意的两个最重要的统计数据是 et_hits 和 get_misses。这两个值分别指示找到名称/值对的次数（get_hits）和未找到名称/值对的次数（get_misses）。

结合这些值，我们可以确定缓存的利用率如何。初次启动缓存时，可以看到 get_misses 会自然地增加，但在经过一定的使用量之后，这些 get_misses 值应该会逐渐趋于平稳 — 这表示缓存主要用于常见的读取操作。如果您看到 get_misses 继续快速增加，而 get_hits 逐渐趋于平稳，则需要确定一下所缓存的内容是什么。您可能缓存了错误的内容。

确定缓存效率的另一种方法是查看缓存的命中率（hit ratio）。缓存命中率表示执行get的次数与错过get的次数的百分比。要确定这个百分比，需要再次运行stats命令，如清单 8 所示：

清单 8. 计算缓存命中率

stats STAT pid 6825 STAT uptime 540692 STAT time 1249252262 STAT version 1.2.6 STAT pointer_size 32 STAT rusage_user 0.056003 STAT rusage_system 0.180011 STAT curr_items 595 STAT total_items 961 STAT bytes 4587415 STAT curr_connections 3 STAT total_connections 22 STAT connection_structures 4 STAT cmd_get 2688 STAT cmd_set 961 STAT get_hits 1908 STAT get_misses 780 STAT evictions 0 STAT bytes_read 5770762 STAT bytes_written 7421373 STAT limit_maxbytes 536870912 STAT threads 1 END

现在，用 get_hits 的数值除以 cmd_gets。在本例中，您的命中率大约是 71%。在理想情况下，您可能希望得到更高的百分比 — 比率越高越好。查看统计数据并不时测量它们可以很好地判定缓存策略的效率。

（编辑：李大同）

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