一、Memcached概念
Memcached是NoSQL产品之中的一个，是一个暂时性键值存储NoSQL数据库，过去被大量使用在互联网站点中，作为应用和数据库之间的缓存层，大大提高查询和訪问速度。
Memcached有下面特点:
1、全内存运转：数据从来不保存在硬盘中。机器一重新启动，数据就所有没有了，所有又称暂时性数据库；
2、哈希方式存储：
3、简单文本协议进行数据通信：不须要特定二进制代码，仅仅须要用telnet连通memcached的监听port，打入简单浅显的代码就能操作；
4、仅仅操作字符型数据：不管往memcached放入什么。都是以字节的方式来处理。
还原成数组、哈希表、字符串和数值等都交给应用层来解释。应用读写memcached的数据时，进行序列化和反序列化。把其解释成应用所能理解的数据类型。
5、集群也由应用进行控制，採用一致性散列（哈希）算法。
二、安装Memcached
1、在linux上搭建yum环境
2、使用yum命令进行安装Memcached的rpm包
[root@nn init.d]# yum install memcached
3、启动Memcached，
首先要cd到对应文件夹
[root@nn ~]# cd /etc/rc.d/init.d/
执行memcached安装脚本
[root@nn init.d]# ./memcached start
4、查看Memcached是否启动
[root@nn init.d]# pstree
表示Memcached进程被启动了，以下开了5个线程
或者使用[root@nn init.d]# ps aux命令
memcached -d -p 11211 -u memcached -m 64 -c 1024 -P /var/run/memcached/memcached.pid
-d表示程序要后台化执行，-p指定port。-u表示用memcached这个身份来执行，后面的都是memcached的控制參数
5、连接Memcached
[root@nn init.d]# telnet localhost 11211
三、Memcached经常使用命令
命令格式：
<command name> <key> <flags> <exptime> <bytes>
<data block>
參数说明例如以下：
|
<command name> |
set/add/replace |
|
<key> |
查找keyword |
|
<flags> |
客户机使用它存储关于键值对的额外信息。用于指定是否压缩，0不压缩，1压缩 |
|
<exptime> |
该数据的存活时间，0表示永远 |
|
<bytes> |
存储字节数 |
|
<data block> |
存储的数据块（可直接理解为key-value结构中的value） |
1、添加：set、add、cas
2、获取：get、gets、
3、追加：append、prepend
4、删除：delete
5、清除全部：flush_all
6、加减：incr、decr
7、退出：quit
三、用java连接Memcached
眼下java提供了三种API供我们实现与Memcached的连接和存取
1、memcached client for java
较早推出的memcached JAVAclientAPI，应用广泛，执行比較稳定。
2、pymemcached
A simple, asynchronous, single-threaded memcached client written in java. 支持异步。单线程的memcached客户端，用到了java1.5版本号的concurrent和nio，存取速度会高于前者，可是稳定性不好，測试中常报timeOut等相关异常。
3、xmemcached
XMemcached相同是基于java nio的client。java nio相比于传统堵塞io模型来说，有效率高（特别在高并发下）和资源耗费相对较少的长处。传统堵塞IO为了提高效率，须要创建一定数量的连接形成连接池。而nio仅须要一个连接就可以（当然,nio也是能够做池化处理），相对来说降低了线程创建和切换的开销，这一点在高并发下特别明显。因此XMemcached与Spymemcached在性能都很优秀，在某些方面（存储的数据比較小的情况下）Xmemcached比Spymemcached的表现更为优秀，详细能够看这个Java Memcached Clients Benchmark。
本文章使用memcached client for java为例
在使用java连接远程的PC机的Memcached时。记得保证两台机都开启telnet服务。而且本机能telnet通远程机，远程机必须关闭防火墙。
实例代码1：（java连接Memcached并实现数据的存取）
import com.danga.MemCached.MemCachedClient;
import com.danga.MemCached.SockIOPool;
public class memcachedTest {
public static void main(String[] args) {
//初始化SockIOPool，管理Memcached的连接池
String[] servers = {"192.183.3.230:11211"};
SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();
pool.setServers(servers);
pool.setFailover(true);
pool.setInitConn(10);
pool.setMinConn(5);
pool.setMaxConn(250);
pool.setMaintSleep(30);
pool.setNagle(false);
pool.setSocketTO(3000);
pool.setAliveCheck(true);
pool.initialize();
//建立MemcachedClient实例
MemCachedClient memCachedClient = new MemCachedClient();
for(int i = 0;i < 100000;i++){
//将对象增加到memcached缓存
boolean success = memCachedClient.set(""+i, "hello!");
}
for(int i = 0;i < 100000;i++){
//从memcached缓存中按key值取对象
String result = (String)memCachedClient.get(""+i);
System.out.println(String.format("get(%d):%s", i,result+i));
}
}
}
四、測试Memcached性能
为性能对照測试准备数据
1、插入数据到oracle
/**
* 插入測试数据到oracle数据库
* @param count插入记录数
* @return
*/
public static boolean insertIntoOracle(int count){
try {
con = dbConn("feng","feng");
if(con == null){
System.out.println("连接失败");
System.exit(0);
}
System.out.println("truncate table memcached_test......");
sql = "truncate table memcached_test";
pstmt = con.prepareStatement(sql);
rs = pstmt.executeQuery();
System.out.println("truncate table memcached_test finish.");
System.out.println("insert "+count+" values");
sql = "insert into memcached_test (memcachedId,memcachedvalues) values (?,?
)";
pstmt = con.prepareStatement(sql);
for(int i = 1;i <= count;i++){
pstmt.setInt(1, i);
pstmt.setString(2, "Memcached is a good thing.I like it very much !-----------"+i);
pstmt.executeUpdate();
}
System.out.println("insert "+count+" values finish.");
rs.close();
pstmt.close();
con.close();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return true;
}
public static Connection dbConn(String name,String pass) throws ClassNotFoundException, SQLException{
Connection conn = null;
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
conn = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@192.183.3.230:1522:myorcl",name,pass);
return conn;
}
2、插入数据到Memcached
/**
* 插入測试数据到Memcached
* @param count插入记录数
* @return
*/
public static boolean insertIntoMemcached(int count){
//初始化SockIOPool。管理Memcached的连接池
String[] servers = {"192.183.3.230:11211"};
SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();
pool.setServers(servers);
pool.setFailover(true);
pool.setInitConn(10);
pool.setMinConn(5);
pool.setMaxConn(250);
pool.setMaintSleep(30);
pool.setNagle(false);
pool.setSocketTO(3000);
pool.setAliveCheck(true);
pool.initialize();
//建立MemcachedClient实例
MemCachedClient memCachedClient = new MemCachedClient();
System.out.println("insert "+count+" values into memcached......");
for(int i = 1;i < count;i++){
//将对象增加到memcached缓存
boolean success = memCachedClient.set("testData"+i, insertStr+i);
}
System.out.println("insert "+count+" values into memcached finish.");
return true;
}
Main函数调用这两个方法后，会将count条记录，值为insertData，插入到Oracle数据和set进Memcached中。
1、比較同一时候插入100000条数据的时间
从执行结果能够看出，插入10万条数据到Memcached比插10万条数据入Oracle所用时间有一个质的降低。
2、比較查询时间
下面是连接oracle数据并查找10000条数据的方法
/**
* oracle数据库查找
* @param count记录数
* @return
* @throws ParseException
*/
public static long searchOracle(int count) throws ParseException{
long useTime = 0;
try {
con = dbConn("feng","feng");
if(con == null){
System.out.println("连接失败");
System.exit(0);
}
StringBuffer sql =new StringBuffer("select memcachedid,memcachedvalues from memcached_test where memcachedid = ?");
pstmt = con.prepareStatement(sql.toString());
String memcachedvalues = "";
System.out.println("search table memcached_test......");
String beginTime = d.format(new Date());
for(int i = 1;i <= count;i++){
if(i%10 == 0){
pstmt.setInt(1, i);
rs = pstmt.executeQuery();
while(rs.next()){
memcachedvalues = rs.getString(2);
}
}
}
System.out.println("search table memcached_test finish.");
String endTime = d.format(new Date());
useTime = d.parse(endTime).getTime() - d.parse(beginTime).getTime();
long ss = (useTime/1000)%60;//秒
long MM = useTime/60000;//分
System.out.println("Oracle中查找10000条记录的開始时间："+beginTime);
System.out.println("Oracle中查找10000条记录的结束时间："+endTime);
System.out.println("Oracle中查找10000条记录的所用时间： "+MM+"分"+ss+"秒");
rs.close();
pstmt.close();
con.close();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return useTime;
}
下面是连接Memcached并查找10000条数据的方法
/**
* Memcached查找
* @param count
* @return
* @throws ParseException
*/
public static long searchMemcached(int count) throws ParseException{
//初始化SockIOPool。管理Memcached的连接池
String[] servers = {"192.183.3.230:11211"};
SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();
pool.setServers(servers);
pool.setFailover(true);
pool.setInitConn(10);
pool.setMinConn(5);
pool.setMaxConn(250);
pool.setMaintSleep(30);
pool.setNagle(false);
pool.setSocketTO(3000);
pool.setAliveCheck(true);
pool.initialize();
//建立MemcachedClient实例
MemCachedClient memCachedClient = new MemCachedClient();
System.out.println("search 10000 data in Memcached......");
String memcachedvalues = "";
String beginTime = d.format(new Date());
for(int i = 1;i <= count;i++){
//从memcached缓存中按key值取对象
if(i%10 == 0){
memcachedvalues = (String)memCachedClient.get("testData"+i);
}
}
System.out.println("search 10000 data in Memcached finish.");
String endTime = d.format(new Date());
long useTime = d.parse(endTime).getTime() - d.parse(beginTime).getTime();
long ss = (useTime/1000)%60;//秒
long MM = useTime/60000;//分
System.out.println("从Memcached查找10000条记录的開始时间："+beginTime);
System.out.println("从Memcached查找10000条记录的结束时间："+endTime);
System.out.println("从Memcached查找10000条记录的所用时间： "+MM+"分"+ss+"秒");
return useTime;
}
执行结果例如以下：
从执行结果能够看出，同一时候查找10000条数据，Memcached所用时间比1Oracle所用时间降低了29秒。
四、启动多个节点的Memcached
因为实验器材有限，如今在同一台pc机中启动多个Memcached，仅仅要设定port不一样，这些Memcached之间互相不会干扰。
启动命令例如以下：
[root@nn init.d]# memcached -d -p 11212 -u memcached -m 64 -c 1024
[root@nn init.d]# memcached -d -p 11213 -u memcached -m 64 -c 1024
当中-d表示在后台执行，-p表示port号，-u表示用户
启动之后用pstree查看
[root@nn init.d]# pstree
3*[memcached───5*[{memcached}]]表示有3组Memcached的进程。
或者用ps aux命令
[root@nn init.d]# ps aux
往多节点的Memcached中插入数据的java代码
/**
* 往节点Memcached插入数据
* @param count
*/
public static void testManyNode(int count){
//初始化SockIOPool，管理Memcached的连接池
String[] servers = {"192.183.3.230:11211","192.183.3.230:11212","192.183.3.230:11213"};
SockIOPool pool = SockIOPool.getInstance();
pool.setServers(servers);
pool.setFailover(true);
pool.setInitConn(10);
pool.setMinConn(5);
pool.setMaxConn(250);
pool.setMaintSleep(30);
pool.setNagle(false);
pool.setSocketTO(3000);
pool.setAliveCheck(true);
pool.initialize();
//建立MemcachedClient实例
MemCachedClient memCachedClient = new MemCachedClient();
String beginTime = d.format(new Date());
for(int i = 1;i <= count;i++){
//将对象增加到memcached缓存
boolean success = memCachedClient.set("node"+i, insertStr+i);
}
}
Memcached的查询结果：
从结果中能够看出，数据分布到Memcached的不同节点上。
五、高可用方案repcached
假如Memcached中有一个节点失效了，这个节点所管辖的数据都没有，我们必须又一次去数据库中获取数据放入新的节点中。这样会引发数据库性能的波动。这里就须要我们做一个高可用的Memcached，使得Memcached中的每个节点都有另外一个节点与之中的一个一相应。这两个一一相应的节点中的数据是一模一样的。这样当当中一个节点失效了，另外一个节点就能立即接管缓存的工作，这样就不须要又一次从数据库中获取数据库。
以下我们使用repcached来实现Memcached的高可用
1、下载repcached
[root@nn ~]# wget http://downloads.sourceforge.net/repcached/memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz
2、杀死本机上的全部Memcached
[root@nn ~]# killall memcached
3、解压下载的repcached
[root@nn ~]# tar zxvf memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz
4、进入所解压的文件夹
[root@nn ~]# cd memcached-1.2.8-repcached-2.2
5、安装依赖包，执行编译repcached所须要的
[root@nn memcached-1.2.8-repcached-2.2]# yum install libevent-devel
6、開始安装repcached
[root@nn memcached-1.2.8-repcached-2.2]# ./config --enable-replication --program-transform-name=s/memcached/repcached/
安装好之后就会产生一个Makefile文件
7、能够使用Makefile来编译
[root@nn memcached-1.2.8-repcached-2.2]# make
[root@nn memcached-1.2.8-repcached-2.2]# make install
能够看到主要安装的程序有repcached和repcached-debug
8、启动Memcached的高可用集群（注意不能用root用户来启动）
[oracle@nn ~]$ /usr/local/bin/repcached -p 11211 -v -d
[oracle@nn ~]$ /usr/local/bin/repcached -p 11212 -x localhost -v -d
当中-x表示要监听高可用机器，假设是其它port要写上“:port号”，假设是默认port（11211）。就不须要写。
9、測试：从11211port插入数据，到11212port去查找；从11212port插入数据，到11211port去查找
从測试结果能够看出。这个高可用复制是双向的。不管在哪一个节点插入数据，都能够在另外一个节点中查到。
六、Memcached的一致性
假设有两个不同终端连接同一Memcached服务，对同一key值进行改动，结果会怎样呢？
以下来做实验
1、A终端连接Memcached并set入key为counter的一个值1
用gets命令看出。比用get命令多最后一个数字，这个数字表示这个key的版本
2、B终端连接Memcached并set入key为counter的一个值2
3、用set命令去改会改变一致性，这里改用cas命令
我们用gets查看当前的版本是3
用cas最后一个參数表示版本，假设版本不一样。不能改动。会有EXISTS提示。表示改动失败；假设版本一致，就能改动成功。
Memcached的缺点
1、纯内存操作的数据库。关机或者关闭Memcached进程后数据所有丢失；
2、保存字节数，数据类型贫乏，其它数据类型都要通过应用程序来解释，这样应用端要做的事情会非常多，server端要做的事情就非常好非常好了；
3、兼容性差。不同编程语言之间不能相互调用；
4、LRU算法导致数据不可控的丢失。
5、一致性处理简单。
6、应用场景有限，难以被看成是完整的数据库产品，只用来做数据库和应用之间的缓存层。