memcached +php环境配置和分析

y0umer 2011-07-29

php 服务器 memcached 数据库 配置 Server session

 版本:memcached-1.2.1-win32.zip

简介:

一、memcached 简介
在很多场合,我们都会听到 memcached 这个名字,但很多同学只是听过,并没有用过或实际了解过,只知道它是一个很不错的东东。这里简单介绍一下,memcached 是高效、快速的分布式内存对象缓存系统,主要用于加速 WEB 动态应用程序。


工作原理:

memcached 的工作原理
首先 memcached 是以守护程序方式运行于一个或多个服务器中,随时接受客户端的连接操作,客户端可以由各种语言编写,目前已知的客户端 API 包括 Perl/PHP/Python/Ruby/Java/C#/C 等等。PHP 等客户端在与 memcached 服务建立连接之后,接下来的事情就是存取对象了,每个被存取的对象都有一个唯一的标识符 key,存取操作均通过这个 key 进行,保存到 memcached 中的对象实际上是放置内存中的,并不是保存在 cache 文件中的,这也是为什么 memcached 能够如此高效快速的原因。注意,这些对象并不是持久的,服务停止之后,里边的数据就会丢失。


PHP 如何作为 memcached 客户端
有两种方法可以使 PHP 作为 memcached 客户端,调用 memcached 的服务进行对象存取操作。 第一种,PHP 有一个叫做 memcache 的扩展,Linux 下编译时需要带上 –enable-memcache[=DIR] 选项,Window 下则在 php.ini 中去掉 php_memcache.dll 前边的注释符,使其可用。 除此之外,还有一种方法,可以避开扩展、重新编译所带来的麻烦,那就是直接使用 php-memcached-client。 本文选用第二种方式,虽然效率会比扩展库稍差一些,但问题不大。


四、PHP memcached 应用示例
首先 下载 memcached-client.php,在下载了 memcached-client.php 之后,就可以通过这个文件中的类“memcached”对 memcached 服务进行操作了。其实代码调用非常简单,主要会用到的方法有 add()、get()、replace() 和 delete(),
方法说明如下:add ($key, $val, $exp = 0)
往 memcached 中写入对象,$key 是对象的唯一标识符,$val 是写入的对象数据,$exp 为过期时间,单位为秒,默认为不限时间; get ($key)
从 memcached 中获取对象数据,通过对象的唯一标识符 $key 获取; replace ($key, $value, $exp=0)
使用 $value 替换 memcached 中标识符为 $key 的对象内容,参数与 add() 方法一样,只有 $key 对象存在的情况下才会起作用;delete ($key, $time = 0)
删除 memcached 中标识符为 $key 的对象,$time 为可选参数,表示删除之前需要等待多长时间。下面是一段简单的测试代码,代码中对标识符为 'mykey' 的对象数据进行存取操作:

<?php
//   包含 memcached 类文件
require_once('memcached-client.php');
//   选项设置
$options = array(
     'servers' => array('192.168.1.1:11211'), //memcached 服务的地址、端口,可用多个数组元素表示多个 memcached 服务
     'debug' => true,   //是否打开 debug
     'compress_threshold' => 10240,   //超过多少字节的数据时进行压缩
     'persistant' => false   //是否使用持久连接
     );
//   创建 memcached 对象实例
$mc = new memcached($options);
//   设置此脚本使用的唯一标识符
$key = 'mykey';
//   往 memcached 中写入对象
$mc->add($key, 'some random strings');
$val = $mc->get($key);
echo "n".str_pad('$mc->add() ', 60, '_')."n";
var_dump($val);
//   替换已写入的对象数据值
$mc->replace($key, array('some'=>'haha', 'array'=>'xxx'));
$val = $mc->get($key);
echo "n".str_pad('$mc->replace() ', 60, '_')."n";
var_dump($val);
//   删除 memcached 中的对象
$mc->delete($key);
$val = $mc->get($key);
echo "n".str_pad('$mc->delete() ', 60, '_')."n";
var_dump($val);
?>
是不是很简单,在实际应用中,通常会把数据库查询的结果集保存到 memcached 中,下次访问时直接从 memcached 中获取,而不再做数据库查询操作,这样可以在很大程度上减轻数据库的负担。通常会将 SQL 语句 md5() 之后的值作为唯一标识符 key。下边是一个利用 memcached 来缓存数据库查询结果集的示例(此代码片段紧接上边的示例代码):
<?php
$sql = 'SELECT * FROM users';
$key = md5($sql);   //memcached 对象标识符
{
     //   在 memcached 中未获取到缓存数据,则使用数据库查询获取记录集。
     echo "n".str_pad('Read datas from MySQL.', 60, '_')."n";
     $conn = mysql_connect('localhost', 'test', 'test');
     mysql_select_db('test');
     $result = mysql_query($sql);
     while ($row = mysql_fetch_object($result))
         $datas[] = $row;
     //   将数据库中获取到的结果集数据保存到 memcached 中,以供下次访问时使用。
     $mc->add($key, $datas);
{
     echo "n".str_pad('Read datas from memcached.', 60, '_')."n";
}
var_dump($datas);
?>
可以看出,使用 memcached 之后,可以减少数据库连接、查询操作,数据库负载下来了,脚本的运行速度也提高了。之前我曾经写过一篇名为《PHP 实现多服务器共享 SESSION 数据》文章,文中的 SESSION 是使用数据库保存的,在并发访问量大的时候,服务器的负载会很大,经常会超出 MySQL 最大连接数,利用 memcached,我们可以很好地解决这个问题,工作原理如下:
  • 用户访问网页时,查看 memcached 中是否有当前用户的 SESSION 数据,使用 session_id() 作为唯一标识符;如果数据存在,则直接返回,如果不存在,再进行数据库连接,获取 SESSION 数据,并将此数据保存到 memcached 中,供下次使用;
  • 当前的 PHP 运行结束(或使用了 session_write_close())时,会调用 My_Sess::write() 方法,将数据写入数据库,这样的话,每次仍然会有数据库操作,对于这个方法,也需要进行优化。使用一个全局变量,记录用户进入页面时的 SESSION 数据,然后在 write() 方法内比较此数据与想要写入的 SESSION 数据是否相同,不同才进行数据库连接、写入数据库,同时将 memcached 中对应的对象删除,如果相同的话,则表示 SESSION 数据未改变,那么就可以不做任何操作,直接返回了;
  • 那么用户 SESSION 过期时间怎么解决呢?记得 memcached 的 add() 方法有个过期时间参数 $exp 吗?把这个参数值设置成小于 SESSION 最大存活时间即可。另外别忘了给那些一直在线的用户延续 SESSION 时长,这个可以在 write() 方法中解决,通过判断时间,符合条件则更新数据库数据。 

memcache安装及测试 on windows
下载memcached for Win32地址:http://jehiah.cz/projects/memcached-win32/
该页面不仅能下载,还有简单而详细的安装步骤,翻译过来是。
服务器端安装:
    1、解压二进制包到你希望的目录(如:c:memcached)
     2、用Win的CMD安装服务,在命令行下输入 c:/memcached/memcached.exe -d install
     3、命令行下启动memcached 服务 c:/memcached/memcached.exe -d start
     4、使用默认的11211端口监听。
客户端安装:
执行完上述步骤后就该为php加上memcache扩展了。
   1、从pecl-5.2.3-Win32.zip中把php_memcache.dll拷贝到php安装目录的ext目录下。
   2、将在php.ini中加入扩展 extension=php_memcache.dll
   3、重启Apache服务器
   4、测试memcache
在网站目录下建立一个memcache.php,代码如下:
<?php
$memcache = memcache_connect('localhost', 11211);
if ($memcache) {
$memcache->set("str_key", "String to store in memcached");
$memcache->set("num_key", 123);
$object = new StdClass;
$object->attribute = 'test';
$memcache->set("obj_key", $object);
$array = Array('assoc'=>123, 345, 567);
$memcache->set("arr_key", $array);
var_dump($memcache->get('str_key'));
var_dump($memcache->get('num_key'));
var_dump($memcache->get('obj_key'));
}
else {
echo "Connection to memcached failed";
}
?>
如果正常输出以下内容,则安装就成功了
string(28) "String to store in memcached" string(3) "123" object(stdClass)#3 (1) { ["attribute"]=> string(4) "test" }
否则请检查括展是否设置,ext目录下是否有php_memcache.dll,记得一定要重启apache。
执行memcache.exe -h 可查看帮助,其中一些常用命令如下:

安装: x:/memcached/memcached.exe -d install 启动: x:/memcached/memcached.exe -d start 停止: x:/memcached/memcached.exe -d stop 重启: x:/memcached/memcached.exe -d restart 帮助: x:/memcached/memcached.exe -h


memcached的基本设置
-p 监听的端口
-l 连接的IP地址, 默认是本机
-d start 启动memcached服务
-d restart 重起memcached服务
-d stop|shutdown 关闭正在运行的memcached服务
-d install 安装memcached服务
-d uninstall 卸载memcached服务
-u 以的身份运行 (仅在以root运行的时候有效)
-m 最大内存使用,单位MB。默认64MB
-M 内存耗尽时返回错误,而不是删除项
-c 最大同时连接数,默认是1024
-f 块大小增长因子,默认是1.25
-n 最小分配空间,key+value+flags默认是48
-h 显示帮助

Memcache 方法列表:


客户端在与 memcached 服务建立连接之后,进行存取对象的操作,每个被存取的对象都有一个唯一的标识符 key,存取操作均通过这个 key 进行,保存到 memcached 中的对象实际上是放置内存中的,并不是保存在 cache 文件中的,这也是为什么 memcached 能够如此高效快速的原因。注意,这些对象并不是持久的,服务停止之后,里边的数据就会丢失
使用篇
   情况1:
   用add方法捕获从数据库中返回的一千行记录失败。当limit 限制从数据库中返回的数量时又能成果功。
   查看Memchache的文档后发现memcache对key和value的大小都有限制。
   key :250个字符以内。   value:大小在1M以内。

文档原文:http://www.socialtext.net/memcached/index.cgi?faq#how_do_i_access_memcached

参考资料:
对Memcached有疑问的朋友可以参考下列文章:
Linux下的Memcache安装:http://www.ccvita.com/257.html
Windows下的Memcache安装:http://www.ccvita.com/258.html
Memcache基础教程:http://www.ccvita.com/259.html
Discuz!的Memcache缓存实现:http://www.ccvita.com/261.html
Memcache协议中文版:http://www.ccvita.com/306.html
===================================================
例子:

< ?php
//连接
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.0.200", 12000);
//保存数据
$mem->set('key1', 'This is first value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val ."<br />";
//替换数据
$mem->replace('key1', 'This is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";
//保存数组
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";
//删除数据
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "Get key1 value: " . $val . "<br />";
//清除所有数据
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "Get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";
//关闭连接
$mem->close();
?>

如果正常的话,浏览器将输出:
Get key1 value: This is first value
Get key1 value: This is replace value
Get key2 value: Array ( [0] => aaa [1] => bbb [2] => ccc [3] => ddd )
Get key1 value:
Get key2 value:

Memcache的使用
使用Memcache的网站一般流量都是比较大的,为了缓解数据库的压力,让Memcache作为一个缓存区域,把部分信息保存在内存中,在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式,毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法,未经实践,权当参考。

分布式应用
Memcache本来支持分布式,我们客户端稍加改造,更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装,比如以user为主的网站来说,每个用户都有User ID,那么可以按照固定的ID来进行提取和存取,比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上,以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上,存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。

但是这个有缺点,就是需要对User ID进行判断,如果业务不一致,或者其他类型的应用,可能不是那么合适,那么可以根据自己的实际业务来进行考虑,或者去想更合适的方法。

减少数据库压力
这个算是比较重要的,所有的数据基本上都是保存在数据库当中的,每次频繁的存取数据库,导致数据库性能极具下降,无法同时服务更多的用户,比如MySQL,特别频繁的锁表,那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小,并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。

我考虑的一种简单方法:
后端的数据库操作模块,把所有的Select操作提取出来(update/delete/insert不管),然后把对应的SQL进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key(比如MD5或者SHA),然后把这个key去Memcache中查找数据,如果这个数据不存在,说明还没写入到缓存中,那么从数据库把数据提取出来,一个是数组类格式,然后把数据在set到Memcache中,key就是这个SQL的hash值,然后相应的设置一个失效时间,比如一个小时,那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的,有效减少数据库的压力。缺点是数据不实时,当数据做了修改以后,无法实时到前端显示,并且还有可能对内存占用比较大,毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大,这个是需要考虑的因素。

Memcache的安全
我们上面的Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作,没有任何的验证过程,这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险,轻则数据泄露被其他无关人员查看,重则服务器被入侵,因为Mecache是以root权限运行的,况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况,这些都是我们未知的,所以危险性是可以预见的。为了安全起见,我做两点建议,能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。

内网访问
最好把两台服务器之间的访问是内网形态的,一般是Web服务器跟Memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡,一块指向互联网,一块指向内网,那么就让Web服务器通过内网的网卡来访问Memcache服务器,我们Memcache的服务器上启动的时候就监听内网的IP地址和端口,内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。
# memcached -d -m 1024 -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid
Memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口,占用1024MB内存,并且允许最大1024个并发连接

设置防火墙
防火墙是简单有效的方式,如果却是两台服务器都是挂在网的,并且需要通过外网IP来访问Memcache的话,那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。
一般我们在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问,比如我们可以设置只允许我们的Web服务器来访问我们Memcache服务器,同时阻止其他的访问。
# iptables -F
# iptables -P INPUT DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
# iptables -A INPUT -p udp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问,能够有效的阻止一些非法访问,相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性,这个可以根据自己的需要来做。

本文章是整理收集而来,主要来源是:http://blog.csdn.net/heiyeshuwu/archive/2006/11/13/1380838.aspx
===================================================

命令行查看Memcached运行状态

首先登录到服务器,然后在cmd命令行中键入: telnet 127.0.0.1 11211
其中127.0.0.1是服务器的地址(这里是本机) ,11211是memcached绑定的端口号。
之后命令行窗口全黑只有光标提示,摸黑输入stats,即可得到描述Memcached服务器运行情况的参数。如下图:


其中,uptime 是memcached运行的秒数,cmd_get是查询缓存的次数。这两个数据相除一下就能得到平均每秒请求缓存的次数——最近niupu的流量很低,所以平均也就一秒请求一次多,这么点大的压力,用文件系统缓存一样没问题,根本不会体现出使用memcached的优越。

下面的cmd_set 就是设置key=>value的次数。整个memcached是个大hash,用cmd_get没有找到的内容,就会调用一下cmd_set写进缓存里。紧跟着是get_hits,就是缓存命中的次数。缓存命中率 = get_hits/cmd_get * 100%。
下面的get_misses的数字加上get_hits应该等于cmd_get。而total_itemscurr_items表示现在在缓存中的键值对个数,在图上total_items == cmd_set == get_misses,不过当可用最大内存用光时,memcached就会删掉一些内容,上面的等式就不成立了

话说回来,memcached要是能有一套完整的监测工具就太好了。memcached的安装和php相应配置请看这里


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