分布式缓存Memcache和Redis

引言

        针对于现在计算机的CPU和网络设施,对应用程序来说,执行效率的瓶颈,已经不是代码的长度(实现同一个功能)和带宽了,而是,代码访问资源的过程,即:让我们的程序慢下来的罪魁祸首就是IO操作。

       程序从硬盘上读取数据是一个非常花费时间的操作,因为我们现在所使用的硬盘是机械式的,你想机械的运行速度和电的速度,那是一个级别上的选手吗?

       为了解决程序的瓶颈,人们提出了一种想法:使用空间换取时间。程序访问硬盘用的时间长,那就让数据放到内存中,让程序访问内存,这样不就节省了时间。这样确实剩下了我们程序获取数据时的等待时间,但是,我们的内存却是被占用了。

       我们大家都知道,内存这个资源对于计算机来说,是非常紧缺和有限的(就那么多),如果我们计算机的内存资源都被这些数据使用了,那么一定会影响我们程序的运行的,你想,如果此时程序再需要一片内存空间的话,计算机会有什么反应,不用说,一定进行虚拟内存处理,虚拟内存是什么?硬盘上的空间,你看,我们费了半天劲又绕到了这个瓶颈,这不得不偿失嘛。

       当然,上面的那种情况是程序和缓存数据共用一个计算机的内存,如果,这个程序使用的人少,那么程序和缓存数据在一个计算机上只有积极的影响,没有负面的影响,但是,如果我们程序推广出去了,而且被所有人所接受,致使我们服务器每一分钟都有10万用户的访问量,此时,上述的那种情况就会严重影响程序的效率了。

为了解决上述的问题,于是出现了分布式缓存,硬盘上的数据,缓存在别的计算机(不是程序运行的计算机)的内存上,而且,可以缓存的计算机的个数不止一个,可以是n个。这个就是本篇博客的主要内容:分布式缓存Memcache(主讲)和Redis(做个简介)


操作流程

        下载Memcache服务端;启动服务;下载.net平台的驱动;应用程序中添加驱动的引用;编写程序


具体操作(Memcache)

        下载Mecached服务器(win版),安装并启动服务器。打开命令窗口,切换到memcached文件目录,然后,输入:memcached.exe –d install和memcached.exe –d start,此时安装并启动了服务。引入相应的驱动(dll)

        编程代码如下:

        staticvoidMain(string[] args)

        {

            //组成memcache集群

            //string[]servers = { "127.0.0.1:11211","10.0.9.20:11211" };集群

            string[]servers = { "127.0.0.1:11211" };

            //初始化对象池

            SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();

            //SockIOPoolpool = SockIOPool.GetInstance("test1");

           

           pool.SetServers(servers);

           pool.InitConnections = 3;

           pool.MinConnections = 3;

           pool.MaxConnections = 5;

           pool.SocketConnectTimeout = 1000;

           pool.SocketTimeout = 3000;

           pool.MaintenanceSleep = 30;

           pool.Failover = true;

           

           pool.Nagle = false;

            //生成对象

           pool.Initialize();

            //客户端实例

            MemcachedClient mc = new MemcachedClient();

            //不压缩

           mc.EnableCompression = false;

            //mc.PoolName= "test1";//获得指定对象池的对象

           mc.Set("key1","Value1",DateTime.Now.AddMinutes(10));

            objectobj = mc.Get("key1");

            Console.WriteLine(obj);

            Console.ReadKey();

        }


集群问题

Memcache存储数据的原理

        先把key做一个哈希算法,得到哈希值;哈希值除以memcache服务器个数,取余,得出存放数据的服务器

一致性哈希原理

        临时增加一个memcache服务器,则之前key-value存放的服务器就会发生变化,此时取之前的值就会出现问题;此时,我们可以使用一致性哈希原理:每个服务器对应的是一段值,此时增加一个服务器,出现错误的概略会减少,但是,没有办法根治


内存存储管理

内存分配

        Memcache把内存分成大小不同的块,当数据来了后,找到一个最小匹配上块,来存储数据

内存使用

        采用CAS(CAS: ClientAssessService)协议,而不是采用锁,解决多并发访问题

        客户端读取数据时,获得一个CAS-ID,当写入缓存前,先检查客户端CAS-ID和服务器端CAS-ID(最后一个客户端访问时的CAS-ID)是否相同,相同,可以修改,否则,不允许修改,这个和我们使用的版本控制的原理大致是一样的

内存回收

Lazy Expiration(惰性检测)

        当用户通过key获取数据时才检查数据是否过期,最长过期时间为30d

LRU(Least RecentlyUsed)

        算法:近期最少使用算法。闲置内存—》过期内存—》最少使用


Memcache和Redis的区别

       都是分布式缓存;官方提供Linux版,但都不提供win版;都可以实现集群的,只不过,Memecache是在客户端设置,而Redis是在服务器端设置;Memcache提供的存储类型单一,Redis提供的类型比较丰富;提供了很多种语言的驱动。


总结

       Memcache和Redis服务器都是分布式缓存思想的具体化,使用他们,可以使我们的web应用程序高效的被更多的用户使用。

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