在.Net下应用memCached

1. Memcached

1.1. Memcached简介

应用系统都将数据保存在关系数据库中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。 但随着数据量的增大、用户访问的集中，就会出现DB的负担加重、应用系统延迟等重大影响。 制约高并发访问的因素往往是读写性能较慢的IO，为了提高应用程序的访问性能，将一些常用的数据缓存在内存中可以大幅度提高访问效率。

在.NET中提供了一个Cache类可以实现这些功能， 如ASP.NET中的HttpContext 对象，微软也封装了Cache Enterprise Library来解决基本的缓存问题。 在大部分情况下我们都可以使用Cache类来提高.NET的性能，但是使用Cache类也有一些不足，比如我们不能指定Cache类所占用的内存的大小。 其次，针对大型Web站点我们需要缓存大量数据，因此需要将Cache中缓存的数据移到另一台机器，甚至多台专用缓存服务器上，即使用分布式缓存方案。 分布式缓存的特点是缓存的数据不必和应用程序在同一台机器上，从而大大增强了缓存数据的复用性。

memcached是一个免费开源、高性能、分布式内存缓存系统，用于大型Web 站点的性能优化提升，减少DB及文件系统的访问压力。 memcached是高性能的分布式内存缓存服务器。 一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web应用的速度、提高可扩展性。

1.2. Key-Value

Memcached是一个基于Key-value键值存储模型。 由于使用了高效Key的hash算法来设计存储数据结构，并且设计了精心的内存分配器，所以查询性能非常高，时间复杂度达到O(1)，即无论你存储多少数 据项，查询任何数据定位的时间都一样高效，不会有任何变化。

1.3. 安装Memcached服务

目前有多种平台的Memcached版本，比如Linux、FreeBSD、Solaris 、Mac OS X及Windows平台。

可在官网下载到最新版本： http://memcached.org/ (LINUX) 。 这里，我们安装Windows版本来演示。Windows版本安装步骤为：

1) 下载memcache for windows。下载地址：http://download.csdn.net/detail/tinysoft/5521891  ，解压到d:\memcached。

2) 在命令行状态下输入： d:\memcached\memcached.exe -d install 。至此memcached已经安装成windows服务

3) 在命令行下输入： d:\memcached\memcached.exe -d start 以启动memcached服务。当然也可以选择在windows服务中启动。

1.4. memcached的基本设置

安装后可以指定Memcached监听的端口和最大内存大小。如果缓存的数据大小 超过指定内存，那么Memcached就会按照LRU算法将最近不常访问的数据项淘汰掉。新增的缓存数据就可以使用这些标记为失效的数据所占用的内存，就 不会导致memcached内存不够的问题。此外，为了提高性能，在缓存数据过期后Memcached并不是从物理内存中删除缓存的数据，仅仅在取出更改 数据缓存时检查它是否已过期。

² DOS以命令行启动Memcached： memcached.exe -p 11211 -m 512 （端口11211，内存512M）。

² DOS命令行查看memcached状态：telnet localhost 11211 （输入命令stats）

Memcached命令大全：

   1:  

   2: -p 监听的端口

   3: -l 连接的IP地址, 默认是本机

   4: -d start 启动memcached服务

   5: -d restart 重起memcached服务

   6: -d stop|shutdown 关闭正在运行的memcached服务

   7: -d install 安装memcached服务

   8: -d uninstall 卸载memcached服务

   9: -u 以的身份运行 (仅在以root运行的时候有效)

  10: -m 最大内存使用，单位MB。默认64MB

  11: -M 内存耗尽时返回错误，而不是删除项

  12: -c 最大同时连接数，默认是1024

  13: -f 块大小增长因子，默认是1.25

  14: -n 最小分配空间，key+value+flags默认是48

  15: -h 显示帮助

1.5. 在.NET中应用Memcached

1.5.1. Memcached .NET客户端

有很多.NET版本的Memcached客户端程序，Memcached .NET客户端：

1) enyim.com Memcached Client

　　下载地址：http://nuget.org/packages/EnyimMemcached/ 

2) NET memcached client library

　　下载地址：https://sourceforge.net/projects/memcacheddotnet

3) Memcached Providers

　　下载地址：http://www.codeplex.com/memcachedproviders

4) BeIT Memcached

　　下载地址：http://code.google.com/p/beitmemcached/

1.5.2. Enyim.Cachine DLL

我们也可以用NuGet包直接安装，在包管理器中搜索：enyim，安装之。

1.5.3. Enyim.Cachine Memcached配置

在项目中使用Memcached，添加Enyim.Caching.dll引用。更改config配置Memcached:

   1: <configSections>

   2:  

   3: <sectionGroup name="enyim.com">

   4:  

   5: <section name="memcached" type="Enyim.Caching.Configuration.MemcachedClientSection, Enyim.Caching" />

   6:  

   7: </sectionGroup>

   8:  

   9: <section name="memcached" type="Enyim.Caching.Configuration.MemcachedClientSection, Enyim.Caching" />

  10:  

  11: </configSections>

  12:  

  13: <enyim.com>

  14:  

  15: <memcached>

  16:  

  17: <servers>

  18:  

  19: <!-- put your own server(s) here-->

  20:  

  21: <add address="huhm" port="11211" />

  22:  

  23: <!--<add address="huhm2" port="20004" />-->

  24:  

  25: </servers>

  26:  

  27: <socketPool minPoolSize="10" maxPoolSize="100" connectionTimeout="00:00:10" deadTimeout="00:02:00" />

  28:  

  29: </memcached>

  30:  

  31: </enyim.com>

  32:  

  33: <memcached keyTransformer="Enyim.Caching.TigerHashTransformer, Enyim.Caching">

  34:  

  35: <servers>

  36:  

  37: <add address="huhm" port="11211" />

  38:  

  39: <!--<add address="huhm2" port="20004" />-->

  40:  

  41: </servers>

  42:  

  43: <socketPool minPoolSize="2" maxPoolSize="100" connectionTimeout="00:00:10" deadTimeout="00:02:00" />

  44:  

  45: </memcached>

  46:  

需要分布式缓存的对象需要序列化，在.Net中对实体加上 [Serializable]标记。

   1: [Serializable]

   2:  

   3: public class Article

   4:  

   5: {

   6:  

   7: public long Article_ID { get; set; }

   8:  

   9: public string Title { get; set; }

  10:  

  11: public DateTime Date_Created { get; set; }

  12:  

  13: public bool Draft { get; set; }

  14:  

  15: public string Content { get; set; }

  16:  

  17: }

1.5.4. 从缓存中获取数据

   1: //by tinyhu,2013

   2:  

   3: public List<Article> GetAllFromMemcached()

   4:  

   5: {

   6:  

   7: List<Article> lstArticle = memCachedClient.Get<List<Article>>("LstArticle");

   8:  

   9: if (lstArticle == null)

  10:  

  11: {

  12:  

  13: lstArticle = this.ArticleDao.GetAll().ToList();

  14:  

  15: memCachedClient.Store(Enyim.Caching.Memcached.StoreMode.Add, "LstArticle", lstArticle);

  16:  

  17: }

  18:  

  19: return lstArticle;

  20:  

  21: }

  22:  

  23: //by tinyhu,2013

  24:  

  25: public string GetMyBlog(long questionId) 

  26:  

  27: { 

  28:  

  29: string cacheKey = GetCacheKey(questionId); 

  30:  

  31: string body = cacheService.Get<string>(cacheKey); 

  32:  

  33: if (body == null) 

  34:  

  35: { 

  36:  

  37: DiscussQuestion question = Database.SingleOrDefault<DiscussQuestion>(questionId); 

  38:  

  39: body = question.Body ?? string.Empty; 

  40:  

  41: cacheService.Add(cacheKey, body, CachingExpirationType.SingleObject); 

  42:  

  43: } 

  44:  

  45: return body; 

  46:  

  47: }

  48:  

使用Memcached分布式缓存可以大大提高应用程序的性能， 根据经验Memcached可以将单台服务器的并发访问效率提升了几十～数百倍(我在本机测试性能提升500倍)。

1.6. 缓存策略

当然，在实际应用系统中需要考虑缓存策略，缓存什么时候过期，如何对实体进行缓存，如何保证与数据库的同步。（待续 …）