1.什么是memcache？
memcache是一套分布式的高速缓存系统，由LiveJournal的Brad Fitzpatrick开发，但目前被许多网站使用以提升网站的访问速度
尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著 ，这是一套开放源代码软件，以BSD license授权发布
MemCache是一个自由、源码开放、高性能、分布式的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库的负载
它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而提高了网站访问的速度
MemCaChe是一个存储键值对的HashMap，在内存中对任意的数据（比如字符串、对象等）所使用的key-value存储
数据可以来自数据库调用、API调用，或者页面渲染的结果
MemCache设计理念就是小而强大，它简单的设计促进了快速部署、易于开发并解决面对大规模的数据缓存的许多难题
而所开放的API使得MemCache能用于Java、C/C++/C#、Perl、Python、PHP、Ruby等大部分流行的程序语言
另外，说一下MemCache和MemCached的区别
（1）MemCache是项目的名称
（2）MemCached是MemCache服务器端可以执行文件的名称
MemCache访问模型
特别澄清一个问题，MemCache虽然被称为"分布式缓存"，但是MemCache本身完全不具备分布式的功能
MemCache集群之间不会相互通信
（与之形成对比的，比如JBoss Cache，某台服务器有缓存数据更新时，会通知集群中其他机器更新缓存或清除缓存数据）
所谓的"分布式"，完全依赖于客户端程序的实现，就像上面这张图的流程一样
同时基于这张图，理一下MemCache一次写缓存的流程：
1）应用程序输入需要写缓存的数据
2）API将Key输入路由算法模块，路由算法根据Key和MemCache集群服务器列表得到一台服务器编号
3）由服务器编号得到MemCache及其的ip地址和端口号
4）API调用通信模块和指定编号的服务器通信，将数据写入该服务器，完成一次分布式缓存的写操作
读缓存和写缓存一样，只要使用相同的路由算法和服务器列表，只要应用程序查询的是相同的Key，MemCache客户端总是访问相同的客户端去读取数据，只要服务器中还缓存着该数据，就能保证缓存命中
这种MemCache集群的方式也是从分区容错性的方面考虑的，假如Node2宕机了，那么Node2上面存储的数据都不可用了，此时由于集群中Node0和Node1还存在，下一次请求Node2中存储的Key值的时候，肯定是没有命中的，这时先从数据库中拿到要缓存的数据，然后路由算法模块根据Key值在Node0和Node1中选取一个节点，把对应的数据放进去，这样下一次就又可以走缓存了，这种集群的做法很好，但是缺点是成本比较大。
2.MemCache的工作流程如下：
客户端把请求先发送给代理服务器（一般是nginx）
先检查客户端的请求数据是否在memcached中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作
如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端
同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现）
每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保证一致性
当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略
失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据
Memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表
它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等
简单的说就是将数据调用到内存中，然后从内存中读取，从而大大提高读取速度
Memcache是danga的一个项目，最早是LiveJournal 服务的，最初为了加速 LiveJournal 访问速度而开发的，后来被很多大型的网站采用
Memcached是以守护程序(监听)方式运行于一个或多个服务器中，随时会接收客户端的连接和操作
3.Memcache特性和限制
在 Memcached中可以保存的item数据量是没有限制的，只要内存足够 。
Memcached单进程在32位系统中最大使用内存为2G，若在64位系统则没有限制,这是由于32位系统限制单进程最多可使用2G内存
要使用更多内存，可以分多个端口开启多个Memcached进程
最大30天的数据过期时间,设置为永久的也会在这个时间过期，常量REALTIME_MAXDELTA，606024*30控制
最大键长为250字节，大于该长度无法存储，常量KEY_MAX_LENGTH 250控制
单个item最大数据是1MB，超过1MB数据不予存储，常量POWER_BLOCK 1048576进行控制，它是默认的slab大小
最大同时连接数是200，通过 conn_init()中的freetotal进行控制，最大软连接数是1024，通过settings.maxconns=1024 进行控制
跟空间占用相关的参数：settings.factor=1.25, settings.chunk_size=48, 影响slab的数据占用和步进方式
memcached是一种无阻塞的socket通信方式服务，基于libevent库，由于无阻塞通信，对内存读写速度非常之快
memcached分服务器端和客户端，可以配置多个服务器端和客户端，应用于分布式的服务非常广泛
memcached作为小规模的数据分布式平台是十分有效果的
memcached是键值一一对应，key默认最大不能超过128个字 节，value默认大小是1M，也就是一个slabs
如果要存2M的值（连续的），不能用两个slabs，因为两个slabs不是连续的，无法在内存中 存储，故需要修改slabs的大小
多个key和value进行存储时，即使这个slabs没有利用完，那么也不会存放别的数据
可支持C/C++、Perl、PHP、Python、Ruby、Java、C#、Postgres、Chicken Scheme、Lua、MySQL和Protocol等语言客户端
4.实验思想
osi七层模型每一层都会加上属于自己的缓存
现在我们给lnmp中的php和nginx可以加上缓存，最后将mysql加上缓存
服务器一般不会把数据直接存储在自己上面，存储有专门的地方
交叉存储可以保证正常运行，数据共享，都会存储一份，本地存储+交叉存储
当服务器和自己的存储设备都坏了，也可以在其他服务器的存储器上找到自己的数据，可以保证客户正常访问
这篇文章我将教大家如何给php加缓存
从初级php开始，再到nginx，再到后端服务器，一级一级加上缓存，客户访问的速率会越来越快
现在我们先给php加上缓存，使用memcache这个工具缓存，相当于mysql
（类似于加在前端的varnish，用来把数据缓存在内存里面，一旦重启数据都没有了）
数据是缓存在内存里面的，用户请求的时候直接读取缓存
5.实验环境
| 实验主机名（IP） | 相关配置要求 |
|---|---|
| 虚拟机server1（172.25.8.1） | 源码编译好的Mysql、Nginx、PHP |
| 物理机 | 172.25.8.250 |
6.实现的具体过程如下：
以下配置过程中使用到的相关资源是建立在PHP源码编译成功的基础上
（我是接着前面的博客写的，如果有什么疑问可以参考前面的文章）
- （1）在server1上面：将之前PHP编译完成的二进制命令加入到环境变量中，可以直接调用PHP命令
vim ~/.bash_profile 将php命令加入环境变量的配置文件当中
source ~/.bash_profile 使其生效
php tab可以看到可以使用php命令了
- （2）从真机给虚拟机传一个memcache的安装包
- （3）在server1上查看上传过来的安装包，解压：注意存放的地方
ls查看memcache的包（一个缓存数据的工具）
tar zxf memcache-2.2.5.tgz 解压
cd memcache-2.2.5/进入解压目录
- （4）创建预编译环境
phpize可以使的它进行编译
phpize是用来扩展php扩展模块的，通过phpize可以建立php的外挂模块
比如你想在原来编译好的php中加入memcached或者ImageMagick等扩展模块，可以使用phpize
phpize工具是在php安装目录下，基于这点phpize对应了当时的php环境
所以是要根据该php的配置情况生成对应的configure文件，建立一个configure文件
必须在一个目录下去运行phpize，那么phpize就知道你的的环境是哪个目录，并且configure文件建立在该目录下
- （5）./configure 编译
- （6）make && make install安装
- （7）在php文件中添加memcache模块
vim /usr/local/lnmp/php/etc/php.ini 将memcache缓存模块与php连接起来
加入 搜索extension 在800多行
加入： extension=memcache.so（这个模块以插件的形式运行）
- （8）重新加载php-fpm服务
/etc/init.d/php-fpm reload重启php服务
php -m | grep memcache可以看到这个模块已经加入到php中
php -m | grep mysql可以看到数据库也与mysql关联
- （9）安装memcache工具，开启memcache服务，监听端口为11211
yum install -y memcached安装这个服务，提供接口11211客户才能用（之前只是一个模块）
rpm -qa | grep memcache查看版本
rpm -ql memcached-1.4.4-3.el6.x86_64查看生成的各种文件
vim /etc/sysconfig/memcached 编辑配置文件
加入：-l 172.0.0.1
/etc/init.d/memcached start启动memcache服务
netstat -tnlp查看可以看到11211端口开启,只对本机
vim /etc/sysconfig/memcached 什么都不加，对所有都开启
/etc/init.d/memcached restart重启
netstat -tnlp
- （10）安装telnet工具，测试
yum install -y telnet安装这个命令
telnet localhost 11211使用这个检测本地的端口,存数据
stats
set name 0(表示顺序:键值) 0（表示缓存时间） 6（表示缓存的字符个数）
westoshaha错误
westos错误，时间已经过去
set name 0 0 6
westos正确
get name有
delete name
get name没有
set name 0 5 6再次创建为westos保存时间为5秒，5秒内查看没有失效，5秒后查看失效
等待5s
get name 没有
quit
创建westos，查看，没有失效，删除，再次查看失效，退出（quit）
0 0 6
编号 缓存时间 限制的字符数
- （11）将下面的文件复制到/usr/local/lnmp/nginx/html/文件下
vim memcache.php
cp memcache.php /usr/local/lnmp/nginx/html/放到默认发布目录下
cd /usr/local/lnmp/nginx/html/
- （12）修改memcache的密码和访问地址
vim memcache.php
加入管理员密码：redhat，名字memcache
172.25.12.1
注释掉一个memcache
重新加载服务
- （13）浏览器访问http://172.25.8.1/memcache.php 要输入用户和密码，可以看到现在命中率33.3%
通过nginx代理服务可以在浏览器输入172.25.12.1/memcache.php看到缓存页面，需要管理员登录
- （14）将下面的文件复制到/usr/local/lnmp/nginx/html/文件下
vim example.php
cp example.php /usr/local/lnmp/nginx/html/
- （15）再打开一个页面访问http://172.25.8.1/example.php
在浏览器输入172.25.8.1/example.php这个就相当于客户访问nginx（web服务器）的资源
多次刷新，返回memcache的页面刷新可以看到命中率接近100%
在浏览器页面看效果：
客户每访问172.25.12.1/example.php一次
172.25.12.1/memcache.php的缓存就会增多
- （16）安装ab命令，压力测试，模拟5000请求量
[root@server1 html]# yum whatprovides *ab
[root@server1 html]# yum install -y httpd-tools-2.2.15-29.el6_4.x86_64
真机测试： 使用ab这个检测工具进行测试
访问index.php慢而且失败500多次
ab -c 10 -n 5000 http://172.25.8.1/index.php慢，去后端加载慢
访问example.php 没有失败而且时间大大减少
ab -c 10 -n 5000 http://172.25.8.1/example.php快（即使并发请求几乎没有失败），直接从缓存中拿资源快
这个文件里面说了去加载memcache读取内存中的内容，这里面的内容我们可以自己写
其实这两个php文件(index.php、example.php)都相当于放在nginx代理服务器下web资源
客户访问的时候先去问nginx代理服务器
如果请求的是静态资源，nginx会直接将静态缓存的资源返回给客户
如果请求的是动态资源，nginx会通过php去找fsatcgi去加载数据库，再把资源给客户端
客户通过php访问后端资源慢，客户通过php的memcache缓存直接访问缓存在内存中的数据很快
类似于在php服务上面加了memcache服务，就可以缓存数据，使的数据的访问更快（也可以说是备份）
memcache.php只是一个管理员的页面而已
