Memcached是一款开源、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，其主要目的是通过降低对数据库的访问来加速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。
一、memcached既不是一个代码加速器，也不是数据库中间件。其具有以下特点：
⑴内置内存存储方式：为了提高性能，memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。重启memcached，重启操作系统会导致全部数据消失；
⑵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；
⑶O(1)的执行效率；
⑷基于libevent的事件处理：libevent是个函数库，它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等时间处理功能封装成统一的接口。memcached使用这个libevent库，能发挥高性能；
⑸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，并设置数据项的过期时长；
⑹各服务器间不会通信以共享信息；memcached虽然是分布式缓存服务器，但服务器端并没有分布式功能，此功能主要通过客户端实现；
⑺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端所见；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，发现过期才清理；
二、memcached的内存管理
可参考http://blog.csdn.net/dato/article/details/1968663
三、安装memcached
1、memcached依赖于libevent实现并发处理，先要安装后libevent包，不过此包是系统标配；
yum -y install memcached
2、启动memcached服务
service memcached start #memcached默认监听在TCP和UDP的11211号端口
[root@node4 ~]# rpm -q libevent
libevent-1.4.13-4.el6.x86_64
[root@node4 ~]# yum -y install memcached
...
[root@node4 ~]# rpm -ql memcached
/etc/rc.d/init.d/memcached
/etc/sysconfig/memcached #主配置文件
/usr/bin/memcached #主程序
/usr/bin/memcached-tool
/usr/share/doc/memcached-1.4.4
...
[root@node4 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024" #并发连接数
CACHESIZE="64" #用于缓存的空间大小
OPTIONS=""
[root@node4 ~]# service memcached start
...
[root@node4 ~]# ss -tunl
Netid State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port
udp UNCONN 0 0 :::11211 :::*
tcp LISTEN 0 128 :::11211 :::*
tcp LISTEN 0 128 *:11211 *:*
...3、memcached主程序常用选项
-l <ip_addr>：指定进程监听的地址
-d: 以守护进程模式运行；
-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；
-P <filename>: pid文件
-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；默认为1.25
-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；
[root@node4 ~]# memcached -u memcached -vv
slab class 1: chunk size 96 perslab 10922
slab class 2: chunk size 120 perslab 8738
slab class 3: chunk size 152 perslab 6898
slab class 4: chunk size 192 perslab 5461
slab class 5: chunk size 240 perslab 4369
slab class 6: chunk size 304 perslab 3449
slab class 7: chunk size 384 perslab 2730
slab class 8: chunk size 480 perslab 2184
slab class 9: chunk size 600 perslab 1747
slab class 10: chunk size 752 perslab 1394
...
[root@node4 ~]# memcached-tool 127.0.0.1
# Item_Size Max_age Pages Count Full? Evicted Evict_Time OOM
1 96B 80717s 1 1 no 0 0 0
[root@node4 ~]# memcached-tool 127.0.0.1 stats
#127.0.0.1:11211 Field Value
...
pointer_size 64
rusage_system 1.216815
rusage_user 1.241811
threads 4
time 1463497553
total_connections 17
total_items 7
uptime 81292
version 1.4.4四、Memcached提供了为数不多的几个命令来完成与服务器端的交互，这些命令基于memcached的协议实现。
1、存储类命令：set, add, replace, append, prepend
用法：<command> <key> <flag> <expire> <size>
<value>
例如：set user 0 0 8 #过期时长为0表示永不过期
jerry
set：无论如何都存储，数据不存在时存储，数据存在时更新
add：数据不存在时进行添加
replace：替换
append：将数据追加到当前缓存数据的之后
prepend：将数据追加到当前缓存数据的之前
2、获取数据类命令：get, delete, incr/decr
get key1 key2...：读取
incr/decr key：对数字型的对象进行增/减操作
3、统计类命令：
stats：查看memcached运行状态
stats items：
stats slabs：显示各个slab的信息，包括chunk的大小、数目、使用情况等
stats sizes：输出所有item的大小和个数
4、清理命令：
delete key：删除
flush_all：将当前所有缓存数据设置为过期，但不会释放内存
[root@node4 ~]# telnet 127.0.0.1 11211 #使用telnet命令测试memcached的使用
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
set user 0 60 5
jerry
STORED
add gender 0 60 6
female
STORED
get user
VALUE user 0 5
jerry
END
delete gender
DELETED
stats
STAT pid 37622
STAT uptime 80761
STAT time 1463497022
STAT version 1.4.4
STAT pointer_size 64
STAT rusage_user 1.241811
STAT rusage_system 1.173821
STAT curr_connections 10
STAT total_connections 15
STAT connection_structures 11
...
STAT listen_disabled_num 0
STAT threads 4
STAT conn_yields 0
STAT bytes 74
STAT curr_items 1
STAT total_items 7
STAT evictions 0
END五、PHP作为memcached的客户端
1、在php-fpm服务器上安装PHP的memcache扩展
# wget https://pecl.php.net/get/memcache-2.2.7.tgz
# tar xf memcache-2.2.7.tgz
# cd memcache-2.2.7
# /usr/local/php/bin/phpize 生成configure文件
# ./configure --with-php-config=/usr/local/php/bin/php-config --enable-memcache
# make && make install
安装完后会有类似以下的提示：
Installing shared extensions: /usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20130626/
2、编辑/usr/local/php/lib/php.ini，在“动态模块”相关的位置添加memcache扩展的路径：
extension=/usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20130626/memcache.so
◆补充：rpm方式安装的php-fpm如何加载扩展模块
此种情况需要先安装php-devel包，该包能提供phpize和php-config两个二进制程序。其余步骤与上述类似，根据实际情况做适当修改即可。
# yum -y install php-devel
......
# ./configure --with-php-config=/usr/bin/php-config --enable-memcache
...
cp tmp-php.ini /etc/php.d/
vim /etc/php.d/tmp-php.ini
extension=/usr/lib64/php/modules/memcache.so
示例：
#此例中的php-fpm是使用rpm方式安装的，所以若欲对其做扩展就要先安装php-devel
[root@node1 ~]# yum -y install php-devel
...
[root@node1 ~]# rpm -ql php-devel
/etc/rpm/macros.php
/usr/bin/php-config
/usr/bin/phpize
/usr/include/php
...
[root@node1 ~]# wget https://pecl.php.net/get/memcache-2.2.7.tgz #下载memcache扩展源码包
...
[root@node1 ~]# tar xf memcache-2.2.7.tgz
[root@node1 ~]# cd memcache-2.2.7
[root@node1 memcache-2.2.7]# phpize #生成configure文件
Configuring for:
PHP Api Version: 20090626
Zend Module Api No: 20090626
Zend Extension Api No: 220090626
[root@node1 memcache-2.2.7]# ls
acinclude.m4 config9.m4 config.sub CREDITS Makefile.global memcache.php memcache_standard_hash.c README
aclocal.m4 config.guess configure example.php memcache.c memcache_queue.c missing run-tests.php
autom4te.cache config.h.in configure.in install-sh memcache_consistent_hash.c memcache_queue.h mkinstalldirs
build config.m4 config.w32 ltmain.sh memcache.dsp memcache_session.c php_memcache.h
[root@node1 memcache-2.2.7]# ./configure --with-php-config=/usr/bin/php-config --enable-memcache #编译
...
[root@node1 memcache-2.2.7]# make && make install
...
Build complete.
Don't forget to run 'make test'.
Installing shared extensions: /usr/lib64/php/modules/ #memcache模块的目录
[root@node1 memcache-2.2.7]# ls /usr/lib64/php/modules/
curl.so fileinfo.so json.so memcache.so phar.so zip.so
[root@node1 memcache-2.2.7]# cp tmp-php.ini /etc/php.d/
[root@node1 memcache-2.2.7]# vim /etc/php.d/tmp-php.ini
在Dynamic Extensions段下添加：
extension=/usr/lib64/php/modules/memcache.so
[root@node1 memcache-2.2.7]# service php-fpm restart
...
3、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：
<?php
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.30.14", 11211) or die("Could not connect");
$version = $mem->getVersion();
echo "Server's version: ".$version."<br/>\n";
$mem->set('hellokey', 'Hello World', 0, 600) or die("Failed to save data at the memcached server");
echo "Store data in the cache (data will expire in 600 seconds)<br/>\n";
$get_result = $mem->get('hellokey');
echo "$get_result is from memcached server.";
?>
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。
[root@node1 ~]# vim /web/scripts/memtest.php #创建一个测试页
<?php
$mem = new Memcache;
$mem->connect("192.168.30.14", 11211) or die("Could not connect");
$version = $mem->getVersion();
echo "Server's version: ".$version."<br/>\n";
$mem->set('hellokey', 'Hello World', 0, 600) or die("Failed to save data at the memcached server");
echo "Store data in the cache (data will expire in 600 seconds)<br/>\n";
$get_result = $mem->get('hellokey');
echo "$get_result is from memcached server.";
?>
六、php程序调用memcached服务的另一个扩展memcached
memcache扩展是原生的(基于pecl扩展库)，而memcached扩展是基于libmemcached库开发的，libmemcached是memcache的C接口，具有低内存，线程安全等特点；memcached扩展支持Binary Protocol，而memcache扩展不支持；总之，memcached扩展相对来说具有更高的性能。
libmemcached还提供了数个可以远程使用的memcached管理工具，如memcat, memping，memstat，memslap等。
既然memcached扩展基于limemcached，因此要先编译安装libmemcached；libmemcached的源码包可到https://launchpad.net/libmemcached/+download获取，memcached扩展的源码包可到http://pecl.php.net/上获取；
编译memcached扩展：
./configure --with-libmemcached-dir=/path/to/somedir（指定libmemcached的安装目录） --enable-memcached
其它步骤与安装memcache扩展类似，不再赘述
七、memcached的图形管理工具
memcached的图形管理管理工具主要有memcachephp、memadmin-master、phpMemcachedAdmin；
phpMemcachedAdmin的压缩包可到http://blog.elijaa.org/phpmemcachedadmin-download-version-1-2-2/获取
[root@node1 scripts]# ls
index.php memcachephp.zip memtest.php
[root@node1 scripts]# unzip memcachephp.zip
[root@node1 scripts]# ls
index.php memcache.php memcachephp.zip memtest.php
[root@node1 scripts]# vim memcache.php
<?php
...
$VERSION='$Id: memcache.php,v 1.1.2.3 2008/08/28 18:07:54 mikl Exp $';
define('ADMIN_USERNAME','hello'); // Admin Username #设置一个账号和密码
define('ADMIN_PASSWORD','123'); // Admin Password
define('DATE_FORMAT','Y/m/d H:i:s');
define('GRAPH_SIZE',200);
define('MAX_ITEM_DUMP',50);
$MEMCACHE_SERVERS[] = '192.168.30.14:11211'; // add more as an array #指定memcached服务器地址
...
八、memcached的分布式
memcached本身没有“分布式”的功能，memcached的分布式是由客户端实现的。memcached的客户端接口（API，函数库）用hash算法根据“键”来决定保存数据的memcached服务器。获取数据时把要获取的“键”传递给函数库，函数库通过与数据保存时相同的算法，根据“键”选择服务器。使用的算法相同，就能选中与保存时相同的服务器。这样，将不同的键保存到不同的服务器上，就实现了memcached的分布式。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。
为了减小增删节点对缓存的影响和增加缓存的平衡性，应尽量使用“一致性hash”算法，关于“一致性hash”算法，可参考http://blog.csdn.net/cywosp/article/details/23397179
1、使用“一致性hash”算法做缓存分布示例
①启动若干个memcached服务器；这里为演示方便，仅在一个memcached服务主机上启动几个实例
[root@node4 ~]# memcached -d -u memcached -m 20 -p 11211
[root@node4 ~]# memcached -d -u memcached -m 20 -p 11212
[root@node4 ~]# memcached -d -u memcached -m 20 -p 11213
[root@node4 ~]# ss -tnl
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port
LISTEN 0 128 :::11211 :::*
LISTEN 0 128 *:11211 *:*
LISTEN 0 128 :::11212 :::*
LISTEN 0 128 *:11212 *:*
LISTEN 0 128 :::11213 :::*
LISTEN 0 128 *:11213 *:*
...②修改php的memcache扩展源码包中的memcache.c文件中的算法设置，然后重新编译
"memcache.hash_strategy", "consistent"
MEMCACHE_G(hash_strategy) = MMC_CONSISTENT_HASH;
当然，可不用修改源码重新编译，还有另外的设置方法，可参考http://wtm-mac.iteye.com/blog/1687746
[root@node1 ~]# tar xf memcache-2.2.7.tgz
[root@node1 ~]# cd memcache-2.2.7
[root@node1 memcache-2.2.7]# vim memcache.c
...
"memcache.hash_strategy", "consistent"
...
MEMCACHE_G(hash_strategy) = MMC_CONSISTENT_HASH;
# 之后的编译安装的步骤略③创建一个测试文件
vim /web/scripts/distribute.php
[root@node1 ~]# vim /web/scripts/distribute.php
$mem = new Memcache;
$mem->addServer('192.168.30.14', 11211);
$mem->addServer('192.168.30.14', 11212);
$mem->addServer('192.168.30.14', 11213);
$key1 = 'mdtest1';
$value1 = '1';
$mem->add($key1, $value1);
$key2 = 'mdtest2';
$value2 = '2';
$mem->add($key2, $value2);
$key3 = 'mdtest3';
$value3 = '3';
$mem->add($key3, $value3);
$key4 = 'mdtest4';
$value4 = '4';
$mem->add($key4, $value4);
$key5 = 'mdtest5';
$value5 = '5';
$mem->add($key5, $value5);
$key6 = 'mdtest6';
$value6 = '6';
$mem->add($key6, $value6);
echo "OK";
?>2、利用magent搭建memcached集群
magent是一个缓存代理服务器，可以连接多台后端Memcached服务器，它接受客户端的请求，根据一定的算法做缓存分布，而且还能对后端memcached缓存做高可用。具体的安装配置可参考http://www.php-note.com/article/detail/800
九、Nginx整合memcached
nginx的memcached模块能够实现调用memcached服务进行缓存
配置示例：
server {
listen 80;
server_name www.hello.com;
#charset koi8-r;
#access_log logs/host.access.log main;
location / {
set $memcached_key $uri?$args; #表示将请求的URI作为查询的key
memcached_pass 127.0.0.1:11211;
default_type text/html;
error_page 404 @fallback;
}
location @fallback {
proxy_pass http://172.16.0.1;
}
}
memcached模块中的一些指令：
memcached_pass address;
memcached_buffer_size size;
memcached_connect_timeout time;
memcached_read_timeout time;
memcached_send_timeout time;
这些指令与proxy模块中的指令类似，其用法不再赘述，可查看官方文档
