什么是memcache，常见的memcache方法

1.背景介绍
2.知识剖析
3.编码实战
4.常见问题
5.参考文献
6.更多讨论

1.背景介绍

什么是memcache
memcached 是以LiveJournal旗下Danga Interactive 公司的Brad Fitzpatric 为首开发的一款软件。现在已成为mixi、hatena、Facebook、Vox、LiveJournal 等众多服务中提高Web应用扩展性的重要因素。许多Web 应用都将数据保存到RDBMS（关系型数据库管理系统）中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现RDBMS 的负担加重、数据库响应恶化、网站显示延迟等重大影响。memcached 是高性能的分布式内存缓存服务器。一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web 应用的速度、提高可扩展性。

为什么使用cache可以提高访问速度
由于硬件技术的限制，我们可以制造出容量很小但很快的存储器，也可以制造出容量很大但很慢的存储器，但不可能制造出访问速度又快容量又大的存储器。基于这个原理，我们用不同的存储器来进行不同的存储功能；按照离CPU由近到远的顺序，存储器的分类依次是CPU寄存器、Cache、内存、硬盘，越靠近CPU的存储器容量越小但访问速度越快；

cpu对各种存储器的访问速度比较：寄存器（ns）>cache（几十ns）>内存（几百ns）>硬盘（ms）

那很简单了，要提升访问速度，只需要将放在后面的内容放在前面就可以了；回到我们的主题，但是，为什么后面的访问速度很慢，我们还是需要它呢？那是因为在机器断电，然后重启后，硬盘保存的内容还会存在，但是其余地方保存的东西都不会存在了；而我们通常说的持久化就是，就是将数据放在硬盘中，保证断电后数据还存在，当然手动删除不在此考虑范围内哈；持久化后，带来的问题的就是访问速度不够快；那怎么办，为了速度舍弃持久化呗，将其放在不持久化的内存或cache中不就可以了吗？

cache提高访问速度

详细说下cache这块的东西；
其实说完上面的部分，就可以理解怎么提升访问速度了；
cache高速缓冲存储器，其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问。
存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的RAM位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用存储器中的某地址时，高速缓冲存储器便检查是否存有该地址。如果存有该地址，则将数据返回处理器;如果没有保存该地址，则进行常规的存储器访问。一级Cache更靠近CPU执行单元，二级Cache更靠近物理内存，通常一级Cache有几十到几百KB，二级Cache有几百KB到几MB。再大的话，就满足不了速度要求了，造成计算机的处理速度变慢；

2.知识剖析

memcache

memcache特点
memcache常用操作
memcache知识点
memcache应用于java中的三种方式

memcache特点
1.Memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统；
2.通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，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。

3.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。
4.本质上就是一个内存key-value数据库，

5.不支持数据的持久化，服务器关闭之后数据全部丢失

memcache常用操作
1.cache数据写入操作
Set,add,replace三个方法，返回值均为boolean；
区别：
set，cache服务器存在同样的key，则替换之；
add，如果cache服务器存在同样key，则返回false；
Replace,如果cache服务器不存在同样key，则返回false
append 命令用于向已存在 key(键) 的 value(数据值) 后面追加数据。
prepend 命令用于向已存在 key(键) 的 value(数据值) 前面追加数据。

2.cache数据读取操作方法
get方法从cache服务器获取一个数据
如果写入时是压缩的或序列化的，则get的返回会自动解压缩及反序列化
getMulti方法从cache服务器获取一组数据,get方法的数组实现，输入参数keys是一个key数组

3.辅助命令
stats 命令用于返回统计信息例如 PID(进程号)、版本号、连接数等。
flush_all 命令用于清理缓存中的所有 key=>value(键=>值) 对

memcache知识点

1.memcached是键值一一对应
2.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 .
3.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
4.最大键长为250字节,默认是128字节
5.单个item最大数据是1MB，超过1MB数据不予存储
6.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。

7.slab ,chunk,growth path
8.哈希算法---模算法和一致性哈希算法

memcache应用于java中的三种方式
1.官方提供的基于传统阻塞io由Greg Whalin维护的客户端memcached client for java较早推出的memcached JAVA客户端API，应用广泛，运行比较稳定，使用阻塞IO，不支持CAS操作。
2.Dustin Sallings实现的基于java nio的Spymemcached
用到了java1.5版本的concurrent和nio，存取速度会高于前者，但是稳定性不好，测试中常报timeOut等相关异常，支持CAS操作。
3 XMemcached
XMemcached同样是基于Java NIO的客户端，Java NIO相比于传统阻塞IO模型来说，有效率高（特别在高并发下）和资源耗费相对较少的优点。传统阻塞IO为了提高效率，需要创建一定数量的连接形成连接池，而NIO仅需要一个连接即可（当然,NIO也是可以做池化处理），相对来说减少了线程创建和切换的开销，这一点在高并发下特别明显。因此 XMemcached与Spymemcached在性能都非常优秀，在某些方面（存储的数据比较小的情况下）Xmemcached比 Spymemcached的表现更为优秀。
总结： Java Memcache Client for Java应用最广泛，也是当前最稳定的客户端，在线上系统大量的使用此客户端。当然，SpyMemecache和XMemcache由于使用的是NIO的IO模型，性能更高，稳定性也在提高，在性能需求较高的情况下也是比较不错的选择。

3.编码实战
在spring中使用spymemcache和xmemcache

4.常见问题
1.缓存穿透
缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。在流量大时，可能DB就挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。

缓存穿透解决方法
1. 对所有可能查询的参数以hash形式存储，在控制层先进行校验，不符合则丢弃。还有最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。

2. 也可以采用一个更为简单粗暴的方法，如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

2、缓存雪崩
缓存雪崩是指在我们设置缓存时采用了相同的过期时间，缓存在某一时刻同时失效，请求全部转发到DB，DB瞬时压力过重雪崩。
缓存雪崩解决
缓存失效时的雪崩效应对底层系统的冲击非常可怕。大多数系统设计者考虑用加锁或者队列的方式保证缓存的单线程（进程）写，从而避免失效时大量的并发请求落到底层存储系统上。一个简单方案就时讲缓存失效时间分散开，比如我们可以在原有的失效时间基础上增加一个随机值，比如1-5分钟随机，这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件。

3. 缓存击穿
对于一些设置了过期时间的key，如果这些key可能会在某些时间点被超高并发地访问，是一种非常“热点”的数据。这个时候，需要考虑一个问题：缓存被“击穿”的问题，这个和缓存雪崩的区别在于这里针对某一key缓存，前者则是很多key。缓存在某个时间点过期的时候，恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期一般都会从后端DB加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端DB压垮。
解决：
1) 使用互斥锁(mutex key)；
2) "永远不过期"；
3) 资源保护；

5.参考资料</h3>

https://blog.csdn.net/zlzlei/article/details/7790363</p>
https://blog.csdn.net/xifeijian/article/details/21994941</p>

6.更多讨论
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