一、简介
Memcached是以LiveJournal旗下Danga Interactive 公司的Brad Fitzpatric 为首开发的一款开源、高性能、分布式内存对象缓存系统，可应用各种需要缓存的场景，使用非阻塞的网络IO，其主要目的是通过降低对Database的访问来加速动态web应用程序。它是一个基于内存的“键值对”存储，用于存储数据库调用、API调用或页面引用结果的直接数据，如字符串、对象等。目前全球许多站点如Youtube、Twitter、Wikipedia、WordPress.com都使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。
官网下载地址： http://www.memcached.org/
运行环境： Linux，FreeBSD，Windows，Solaris，Mac OS X
Memcached优点：

• O(1)的执行效率
  O：从列表中查找数据的速度随着列表长度而变化的百分比（函数趋势）
  1：表示无论队列有多长，找出数据的时间是相同的
  http://blog.csdn.net/qiantujava/article/details/12898461
• 各服务器间彼此无视：不在服务器间进行数据同步；
• 简单key/value存储：服务器不关心数据本身的意义及结构，只要是可序列化数据即可。存储项由“键、过期时间、可选的标志及数据”四个部分组成；
• 功能的实现一半依赖于客户端，一半基于服务器端：客户负责发送存储项至服务器端、从服务端获取数据以及无法连接至服务器时采用相应的动作；服务端负责接收、存储数据，并负责数据项的超时过期；
• 惰性清理超期数据：默认情况下，Memcached是一个LRU缓存，同时，它按事先预订的时长清理超期数据；但事实上，memcached不会删除任何已缓存数据，只是在其过期之后不再为客户所见；而且，memcached也不会真正按期限清理缓存，而仅是当get命令到达时检查其时长；

工作流程：
1、检查客户端的请求数据是否存在于memcache中，如有直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作。
2、如果请求的数据不在memcache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memcache中（memcache本身不负责该操作，需要应用程序明确实现）。
3、每次更新数据库的同时更新memcache中的数据，保证数据一致性。
4、当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently Used）算法加上到期失效策略，失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据。
Memcached特征：

• 协议简单：基于文本行的协议，直接通过telnet在memcached服务器上可进行存取数据操作
• 分布式：各个memcached服务器之间互不通信，各自独立存取数据，不共享任何信息；服务器并不具有分布式功能，分布式部署取决于memcache客户端。
• 内置的内存管理方式：所有数据都保存在内存中，存取数据比硬盘快，当内存满后，通过LRU算法自动删除不使用的缓存，但没有考虑数据的容灾问题，重启服务，所有数据会丢失。
• 基于libevent事件处理：Libevent是一套利用C开发的程序库，它将BSD系统的kqueue,Linux系统的epoll等事件处理功能封装成一个接口，提供了一种机制用来回调函数（事件驱动的IO必须要完成回调），在解决C10K问题上提供了高性能的事件驱动IO框架库，与传统glibc中自带的IO框架库相比，性能提升了许多。

Memcached的内存算法：

Memcached利用slab allocation机制来分配和管理内存，它按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的内存块，再把尺寸相同的内存块分成组，数据在存放时，根据键值大小去匹配slab大小，找就近的slab存放，所以存在空间浪费现象。传统的内存管理方式是，使用完通过malloc分配的内存后通过free来回收内存，这种方式容易产生内存碎片并降低操作系统对内存的管理效率。
Memcached的缓存策略：
Memcached的缓存策略是LRU（最近最少使用）加上到期失效策略。当在memcached内存储数据项时，可以指定它在缓存的失效时间，默认为永久。当memcached服务器用完分配的内时，失效的数据被首先替换，然后也是最近未使用的数据。在LRU中，memcached使用的是一种Lazy Expiration策略，自己不会监控存入的key/vlue对是否过期，而是在获取key值时查看记录的时间戳，检查key/value对空间是否过期，这样可减轻服务器的负载。
Memcached的分布式算法：

当向memcached集群存入/取出key/value时，memcached客户端程序根据一定的算法计算存入哪台服务器，然后再把key/value值存到此服务器中。也就是说，存取数据分二步，第一步，选择服务器，第二步存取数据。
余数计算分散法
简单来说就是 ” 根据服务器台数的余数进行分散 ”
1.求得传入键的整数哈希值（ int hashCode ）。
2.使用计算出的 hashCode 除以服务器台数 (N) 取余数（ C=hashCode % N ）
3.在 N 台服务器中选择序号为 C 的服务器。
余数计算的方法简单，数据的分散性也相当优秀，但也有其缺点。 那就是当添加或移除服务器时，缓存重组的代价相当巨大。 添加服务器后，余数就会产生巨变，这样就无法获取与保存时相同的服务器， 从而影响缓存的命中率。
Consistent Hash

简单来说就构建一个首(0)尾(2的32次方)相接的虚拟圆环，然后通过某种HASH算法算出memcached服务器的散列值，根据散列值在圆环上增加虚拟节点(1 个实体节点可以虚拟 N个虚拟阶段，如 160，200，1000 等)，KEY 请求的时候，也通过相同的HASH算法计算出存储数据的键的散列值并映射至圆上，然后从数据映射到的位置开始顺时针查找，将数据保存到环上同向最接近的虚拟节点，最后通过虚拟节点与实体节点的对应关系找到服务的实体节点。如果超过2的32次方，依然找不到服务器，就将数据保存到第一台memcached服务器上。memcached 服务器增多后，键就会分散，即使一台memcached 服务器发生故障无法连接，也不会影响其他的缓存，系统依然能继续运行。
二、Memcached安装与启动：
Memcache是项目名称，memcached是服务器端的主程序文件名，基于C/S模式，在服务器端启动服务守护进程，可以指定监听的IP，Port以及使用多少内存来处理Client端的请求等几个关键参数
服务器端：在服务器（一般都是linux系统）上安装memcached实现数据的存储
客户端：是指php（或者其他程序）去使用服务器端的Memcache提供的函数，需要php添加扩展。
安装libevent
memcached依赖于libevent API，因此要事先安装，本文采用的是目前最新版本的源码包libevent-2.0.22-stable.tar.gz 。读者可自行选择需要的版本下载：http://libevent.org/
安装过程：编辑脚本直接安装，此外还需要输出libevent的库文件给系统库查找路径，而后重新载入系统库


安装配置memcached
1、编辑脚本直接安装
–enable-sasl启用 SASL authentication确保系统上已安装cyrus-sasl-devel，安装完成后输出memcached的man手册至man命令的查找路径



2、memcached的常用选项说明
-l < ip_addr >：指定进程监听的地址；
-u < username >：以指定的用户身份运行memcached进程；
-m < num >：用于缓存数据的最大内存空间，单位为MB，默认为64MB；
-c < num >：最大支持的并发连接数，默认为1024；
-p < num >: 指定监听的TCP端口，默认为11211；
-U < num >：指定监听的UDP端口，默认为11211，0表示关闭UDP端口；
-t < threads >：用于处理入站请求的最大线程数，仅在memcached编译时开启了支持线程才有效；
-f < num >：设定Slab Allocator定义预先分配内存空间大小固定的块时使用的增长因子；
-M：当内存空间不够使用时返回错误信息，而不是按LRU算法利用空间；
-n: 指定最小的slab chunk大小；单位是字节；
-S: 启用sasl进行用户认证；
-d: 以服务模式运行；
启动memcached

3、Memcache的管理与性能监控：
可以通过nagios,cacti等web软件进行监控也可通过命令行直接管理与监控；Memcached提供一组基本命令用于基于命令行调用其服务或查看服务器状态等。
存储类命令：set, add, replace, append, prepend
Set：添加一个新条目到memcached或是用新的数据替换替换掉已存在的条目
Add：当KEY不存在的情况下，它向memcached存数据，否则，返回NOT_STORED响应
Replace：当KEY存在的情况下，它才会向memcached存数据，否则返回NOT_STORED响应
Cas：改变一个存在的KEY值 ，但它还带了检查的功能
Append：在这个值后面插入新值
Prepend：在这个值前面插入新值
获取数据类命令：get, delete, incr/decr
Get：取单个值 ，从缓存中返回数据时，将在第一行得到KEY的名字，flag的值和返回的value长度，真正的数据在第二行，最后返回END，如KEY不存在，第一行就直接返回END
Get_multi：一次性取多个值
清理命令： flush_all
统计类命令：stats, stats items, stats slabs, stats sizes

• Stats:统计memcached的各种信息
• Stats reset:重新统计数据
• Stats slabs：显示slabs信息，可以详细看到数据的分段存储情况
• Stats items：显示slab中的item数目
• Stats cachedump 1 0：列出slabs第一段里存的KEY值
• Set|get：保存或获取数据
• STAT evictions 0：表示要腾出新空间给新的item而移动的合法item数目

4、实例操作：使用telnet命令测试memcached的使用
先连接到memcache，存入数据，回车后系统自动保存，并返回正常值STORED，注意在设定bytes字节后，存入的值的长度一定要与之匹配，否则无法保存成功，key字段为5字节，存入的hello长度为5（总计为5个数字或字母）。
add keyname flag timeout datasize

重新刚才设定的key，然后取数据，回车后，第一行返回VALUE，第二行，返回真正值，再次取key，超出设定的过期时间，key失效，直接返回END

5、将memcached做成系统服务
SysV的startup脚本代码如下所示，将其建立为/etc/init.d/memcached文件：



提供服务脚本的配置文件，方便根据实际情况修改参数

6、使用如下命令配置memcached成为系统服务：

三、安装PHP的memcache扩展
1、编辑安装脚本并执行


上述安装完后会有类似以下的提示：

2、编辑memcache.ini，添加如下一行来载入memcache扩展：



而后对memcached功能进行测试，在网站目录中建立测试页面test.php，添加如下内容：

如果有输出“Hello World is from memcached.”等信息，则表明memcache已经能够正常工作。


四、使用libmemcached的客户端工具
访问memcached的传统方法是使用基于perl语言开发的Cache::memcached模块，这个模块在大多数perl代码中都能良好的工作，但也有着众所周知的性能方面的问题。libMemcached则是基于C语言开发的开源的C/C++代码访问memcached的库文件，同时，它还提供了数个可以远程使用的memcached管理工具，如memcat, memping，memstat，memslap等。
1、 编译安装libmemcached，编译时间稍微有点长

2、客户端工具
例：memcat –servers=127.0.0.1:11211 keyname指定server&&port获取数据

五、Nginx整合memcached
让nginx的数据直接缓存到memcached中，nginx的数据是缓存在磁盘上的，所以性能相对memcached较差

server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
          set $memcached_key $uri;                    
            ##往memcached上设置数据keyname为当前用户的uri
          memcached_pass  127.0.0.1:11211;               
            ##memcached服务器地址及端口
          default_type      text/html;                     
            ##指定缓存数据的类型
          error_page         404 @fallback;      
           ##如果缓存中没有，返回404，调用fallback location
        }

        location @fallback {
          proxy_pass http://172.16.0.1;      
          ##传递给后端服务器处理，结果保存在缓存中
        }
}

六、让php会话信息保存在memcached当中
1、配置php将会话保存至memcached中
编辑php.ini文件，确保session.save_handler &&session.save_path 两个参数的值分别如下所示：

2、测试
新建php页面setsession.php，为客户端设置启用session：

新建php页面showsession.php，获取当前用户的会话ID：

分别访问测试页面查看效果：


七、下载memadmin-master.zip解压后，将解压文件夹移至nginx默认根目录下，访问测试

[root@DQ ~]# unzip Downloads/memadmin-master.zip
[root@DQ ~]# mv memadmin-master /usr/html/admaster

参考博文：http://369369.blog.51cto.com/319630/833234
http://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/5279393