零. 简介
Memcached 是一款开源、 分布式内存对象缓存系统， 用于加快动态网站响应， 降低数据库负载
Memcached 使用简单， 支持多种语言的 API， 解决面对大量数据的缓存问题
一. 设计哲学
（1） 键值对存储
服务器不关心数据是什么样的。 存储单元由 key、 过期时间、 可选的标记和数据组成。 它不懂数据结构， 传输数据前需要序列化。
（2）一半逻辑在客户端， 另一半逻辑在服务端
客户端知道如何选择（哈希）哪个服务端去读/写存储单元， 并且知道如何处理无法连到服务端的情况
服务端知道如何存储和获取数据单元， 并且它知道如何清除或者重用内存。
（3）服务端彼此之间不通信
即服务端之间没有同步、 没有多播、 没有复制。 增加服务器就是增加可用内存。 但是正因为这个特性， Memcached 存在单点故障， 如果需要做高可用， 需要使用 Magent 这样的代理服务软件去实现高可用。
（4）时间复杂度 O(1)
所有的命令都被尽量实现为快速和对锁友好，提供了近乎确定的查询速度。 在慢的机器上查询时间低于 1ms， 在高端服务器上可以达到百万/s 的吞吐量
（5）遗忘是一种特性
Lazy Expiration + LRU ：不检测 item 对象是否超时，get 时检查 item 对象是否应该删除；
删除item对象时，不释放内存，作删除标记，指针方式 slot 回收插槽，下次分配的时候直接使用；
（6）缓存无效
客户端通过 hash 直接告诉服务端缓存数据无效， 而不是多播让所有服务器的该 item 缓存无效
二. Memcached 实战
(1) 安装 memcached 很简单， 如果是 CentOS 或者 Red Hat 直接
yum install memcached
如果是 Ubuntu/Debian 则使用 apt-get
(2) 检查 Memcached 是否安装成功：可以查看到帮助信息说明安装成功
memcached -h
(3) 启动 Memcached （假设 138.138.138.11 是你的外网 ip， 在 CentOS7 上设置 11211 默认端口访问不了， 查看也没被占用， 很奇怪， 所以下面监听 11222 端口）
memcached -d -u root -l 138.138.138.11 -p 11222 -vv
-d 以守护程序（daemon）方式运行
-u root 指定用户，如果当前为 root ，需要此参数指定用户
-P /tmp/a.pid 保存PID到指定文件
-m 默认 64，不包含memcached本身占用，单位为 MB
-M 内存不够时禁止 LRU
-n 48 初始 chunk=key+suffix+value+32 结构体，默认 48 字节
-f 1.25 增长因子，默认1.25
-L 启用大内存页，可以降低内存浪费，改进性能
-l 监听的 IP 地址， 服务器有两个网卡一个对内一个对外， 如果设置为 127.0.0.1 则只能本地访问 memcached， 设置外网 ip 则可以接受外来的访问
-p 11211 TCP端口，默认为11211
-U 11211 UDP端口，默认为11211，0为关闭
-c 1024 最大并发连接数，默认1024，最好是200
-t 4 线程数，默认4
-R 20 每个event连接最大并发数，默认20
-C 禁用CAS命令（可以禁止版本计数，减少开销）
-vv 打印交互式详细信息， 可以看到连接进来的人正在做什么操作
(4) 检查 Memcached 是否成功启动：
ps -ef | grep memcached
(5) 远程连接 Memcached： 连接成功显示 Connected to 138.138.138.11. Escape character is ‘^]‘.
telnet 138.138.138.11 11222
(6) 连接成功后输入
stats 可以查看服务整体状态
STAT pid 5013 memcache服务器的进程ID
STAT uptime 3524589 服务器已经运行的秒数
STAT time 1453720323 服务器当前的unix时间戳
STAT version 1.4.17 memcache版本
STAT libevent 2.0.16-stable
STAT pointer_size 64 当前操作系统的指针大小（32位系统一般是32bit）
STAT usage_user 20513.015760 进程的累计用户时间
STAT rusage_system 45473.527888 进程的累计系统时间
STAT cur_connections 102 当前打开着的连接数
STAT total_connections 60437 从服务器启动以后曾经打开过的连接数
STAT connection_structures 243 服务器分配的连接构造数
STAT reserved_fds 20
STAT cmd_get 474507075 get命令（获取）总请求次数
STAT cmd_set 334776915 set命令（保存）总请求次数
STAT cmd_flush 97
STAT cmd_touch 0
STAT get_hits 301883351 总命中次数
STAT get_misses 172623724 总未命中次数
STAT delete_misses 208322
STAT delete_hits 35095518
STAT incr_misses 0
STAT incr_hits 0
STAT decr_misses 0
STAT decr_hits 0
STAT cas_misses 0
STAT cas_hits 0
STAT cas_badval 0
STAT touch_hits 0
STAT touch_misses 0
STAT auth_cmds 0
STAT auth_errors 0
STAT bytes_read 268709016022 总读取字节数（请求字节数）
STAT bytes_written 754717253318 总发送字节数（结果字节数）
STAT limit_maxbytes 536870912 分配给memcache的内存大小（字节）
STAT accepting_conns 1
STAT listen_disabled_num 0
STAT threads 4 当前线程数
STAT conn_yields 17561
STAT hash_power_level 18
STAT hash_bytes 2097152
STAT hash_is_expanding 0
STAT malloc_fails 0
STAT bytes 473920740 当前服务器存储items占用的字节数
STAT curr_items 265877 服务器当前存储的items数量
STAT total_items 239409267 从服务器启动以后存储的items总数量
STAT expired_unfetched 49973876
STAT evicted_unfetched 23514857
STAT evictions 27383392 为获取空闲内存而删除的items数（分配给memcache的空间用满后需要删除旧的items来得到空间分配给新的items）
STAT reclaimed 52732799
三. 客户端的选择
客户端有三种选择： spymemcached、 java-memcached、 xmemcached
具体看 https://xmemcached.googlecode.com/svn/trunk/benchmark/benchmark.html 有性能对比图， 当然因为是 xmemcached 自己的性能测试报告， 不一定和每个人使用的时候场景一样， 具体可以自己测试后再作出选择。
引入 xmemcached-1.3.6.jar 的包
测试代码如下：
package com.wenniuwuren.memcached;
import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.XMemcachedClientBuilder;
import net.rubyeye.xmemcached.utils.AddrUtil;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* Created by wenniuwuren on 16/3/6.
*/
public class MemcachedTest {
public static void main(String[] args) {
try {
//New a XMemcachedClient instance
XMemcachedClientBuilder builder = new XMemcachedClientBuilder(AddrUtil.getAddresses("138.138.138.11:11222"));
MemcachedClient client = builder.build();
Map map = new HashMap<>();
map.put("1", "2");
client.set("key", 3000, map);
Map cachedMap = (Map)client.get("key");
System.out.println(cachedMap.get("1"));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
四. Memcached 集群
因为 Memcached 设计哲学的极简， 所以集群不熟非常简单， 服务端新启动一个 Memcached 进程就行。 其他的交给客户端完成。 如果客户端使用普通的 Hash 算法，则新增 Memcached 会重新计算 Hash 值使旧的缓存失效。 如果客户端使用一致性 Hash 算法， 则不会影响旧的缓存数据。
新加个端口为 11333 的 Memcached 进程， 可以看到两个 Memcached 存储内容不同， 证明上述 Memcached 服务间不互相通信。
五. Memcached 局限性
（1）存储格式单一， 就是 <String, Object>， 想使用复杂点的数据结构（list、 set、 hash）一般会选用 Redis
（2）最大只能存储 1M 的 item， 而
（3）最大键长 250 字节
（4）只存在缓存， 数据重启丢失，而 Redis 支持持久化（但是也经常会丢数据）， 并在此基础上实现主从同步， 而 Memcached 存在单点故障
（5）数据一致性问题： Memcached 使用 CAS 保证。 而 Redis 使用事务， 保证一系列命令的原子性。