在Mac环境下安装memcache
没 brew 安装brew
brew安装完成后，执行以下命令：brew insatall memcached
1 | Updating Homebrew... |
- 启动停止命令：
1 | brew services start memcached |
- 安装客户端：brew install libmemcached
1 | ==> Downloading https://homebrew.bintray.com/bottles/libmemcached-1.0.18_1.sierr |
设置启动，守护线程 内存 ip端口：memcached -p 11211 -m 2048 -u root -d
测试连接：telnet localhost 11211
1 | Trying 127.0.0.1... |
- 按Ctrl + ] 会呼出telnet的命令行，出来telnet命令好之后就可以执行telnet命令
memcached的命令
分为 增删改查4类，沿着这个思路来学习
增：add往内存增加一行新纪录
1 | 语法：add key flag expire length |
用add时，如果内存中已经有这个键，就无法再使用add进行添加，但是可以使用replace进行替换/更改
key：给值取一个独特的名字
flag：标志，要求为一个正整数
expire：有效期
length：缓存的长度（字节为单位）
flag的意义：memcache基本文本协议，传输的东西，理解成字符串来存储
question：想存一个PHP对象和一个PHP数组怎么办？
answer：序列化成字符串，往外取得时候，自然还要反序列成对象/数组/json/格式等等，这是flag的意义就体现出来了
expire的意义：设置缓存的有效期，有3种格式
设置秒数，从设定开始数，第N秒后失效
时间戳，到指定事件戳后失效，（适用于团购活动倒计时等场景）
设置为0，不自动失效（不是永不失效，如服务器重启或者老数据被挤出，都会导致数据失效，即便什么都没发生，30天后也会失效）
删：删除内存中的一行记录
1 | 语法：delete key [time seconds] |
中括号里面的秒数是可选参数，加上之后是指，被删除的key，N秒内不能再用，目的是让网站上的页面缓存也代谢完毕
替换：替换内存中的一行记录
1 | 语法：replace key flag expire length |
参数与add完全一样，不再赘述
只有key值存在时，才能修改键值，
查询：查询一条记录
1 | 语法：get key |
返回key值
set 是设置和修改值：相当于有set和replace两者的功能
1 | 语法：set key flag expire length |
如果服务器无此键 ——> 增加的效果
如果服务器有此键 ——> 修改的效果
incr、decr命令：增加或减少值的大小（适用于抢购等场景）
1 | incr key num |
示例：incr age 2 //年龄增加2岁
需要注意的是，这两个命令是把值当做32位无符号来操作的，也就是说，值最小是0，不会出现负数
stats：统计命令
flush_all命令：清空所有存储对象
memcache内存分配机制
内存的碎片化?
如果用C语言直接malloc，free来向操作系统申请和释放内存时，在不断的申请和释放过程中，形成了一些很小的内存碎片，无法再利用，这种空闲，但无法利用内存的现象，称为内存的碎片化
memcache是如何缓解内存碎片化的？
memcache用slab allocator机制来管理内存
基本原理：预先把内存分成数个slab仓库，各仓库，切分成不同尺寸的小块，需要存入内容时，判断内容的大小，为其选择合理的仓库
需要注意的是，如果有100byte的内容要存，但122大小的仓库中的chunk满了，并不会寻找更大的仓库，如144的仓库来存储，而是把122仓库的旧数据踢掉。详见过期与删除机制
对于固定大小的chunk，也会有浪费，如何缓解？
对于特定的网站，可以长期统计网站内的缓存数据，根据自己网站的特点，设置chunk的大小
一般而言，观察缓数据大小的变化规律，设置合理的生长因子,grow factor默认是1.25倍，可以使用 -f num根据网站缓存的大小进行设置
memcache的过期数据删除机制
当某个值过期后，并没有从内存中删除，因此，stats统计时，curr_item仍有其信息
当某个新值去占用他的位置时，当成chunk来占用
当get值时，判断是否过期，如果过期，返回空，并且清空，curr_item就减少了
即这个过期数据只是让用户看不到而已，并没有在过期的瞬间立即从内存删除，这个称谓lazy expiration，惰性失效
如果chunk都满了，又有新的值要加入，要挤掉谁？
memcache此处用的是LRU删除机制
操作系统的内存管理：
FIFO：先进先出
LRU：最近最少使用：当某个单元被请求时，维护一个计数器，通过计数器来判断，最近谁最少被使用，就把谁踢出
memcache中的参数限制
key的长度：250字节，（二级制协议支持6535个字节）
value的限制：1M，一般都是存储一些文本，如新闻列表等等，这个值足够了
内存的限制：32位下最大设置到2G，64位基本不需要考虑
如果有30G数据要缓存，一般也不会单实例装30G，（不要把鸡蛋放在一个篮子），一般建议，开启多个实例（可以再不同的机器，或同台机器上的不同端口）
PHP连接memcache
下载memcached.dll，并放在php/ext目录下，下载是需要考虑3个条件（在phpinfo()中查看），PHP版本/ts或nts/vc6还是vc9
观察正确的目录和配置文件路径，并观察extension_dir的路径，先运行phpinfo()，确认真正使用的php.ini是哪一个
把dll放入extension目录，并修改php.ini，引入dll
一致性哈希分布式
1. 余数Hash
假设现在通过相关计算，可以算得某字符串str的hashcode,同时现在又有3台服务器，利用余数hash便可以算得该字符串应该存储在哪台服务器上
1 | 0 % 3 ~ 0 |
| HashCode | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 路由到的服务器 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 |
假设我现在将服务器扩充到了4台，就会出现如下变化
| HashCode | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 路由到的服务器 | 0 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 |
数据由原来100%的命中率，下降为30%，这个结果显然是无法接受的，在网站业务中，大部分的业务数据的操作请求上事实上是通过缓存获取的，只有少量读操作会访问数据库，因此数据库的负载能力是以有缓存为前提而设计的。当大部分被缓存了的数据因为服务器扩容而不能正确读取时，这些数据访问的压力就落在了数据库的身上，这将大大超过数据库的负载能力，严重的可能会导致数据库宕机。
- 这个问题有解决方案，解决步骤为：
在网站访问量低谷，通常是深夜，技术团队加班，扩容、重启服务器
通过模拟请求的方式逐渐预热缓存，使缓存服务器中的数据重新分布
1. 一致性Hash
一致性Hash算法通过一个叫做一致性Hash环的数据结构实现Key到缓存服务器的Hash映射，看一下我自己画的一张图：
具体算法过程为：先构造一个长度为2^32^的整数环（这个环被称为一致性Hash环），根据节点名称的Hash值（其分布为[0, 2^32^-1]）将缓存服务器节点放置在这个Hash环上，然后根据需要缓存的数据的Key值计算得到其Hash值（其分布也为[0, 2^32^-1]），然后在Hash环上顺时针查找距离这个Key值的Hash值最近的服务器节点，完成Key到服务器的映射查找。
就如同图上所示，三个Node点分别位于Hash环上的三个位置，然后Key值根据其HashCode，在Hash环上有一个固定位置，位置固定下之后，Key就会顺时针去寻找离它最近的一个Node，把数据存储在这个Node的MemCache服务器中。使用Hash环如果加了一个节点会怎么样，看一下：
看到我加了一个Node4节点，只影响到了一个Key值的数据，本来这个Key值应该是在Node1服务器上的，现在要去Node4了。采用一致性Hash算法，的确也会影响到整个集群，但是影响的只是加粗的那一段而已，相比余数Hash算法影响了远超一半的影响率，这种影响要小得多。更重要的是，集群中缓存服务器节点越多，增加节点带来的影响越小，很好理解。换句话说，随着集群规模的增大，继续命中原有缓存数据的概率会越来越大，虽然仍然有小部分数据缓存在服务器中不能被读到，但是这个比例足够小，即使访问数据库，也不会对数据库造成致命的负载压力。
至于具体应用，这个长度为2^32^的一致性Hash环通常使用二叉查找树实现，至于二叉查找树，就是算法的问题了，可以自己去查询相关资料。