Memcache 应用分析

最近看到 关于 Memcache的一些文章，在这里转贴一下。

Memcache是什么
Memcache是danga.com的一个项目，最早是为 LiveJournal 服务的，目前全世界不少人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。
它可以应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间，然后建立一个HashTable，Memcached自管理这些HashTable。
Memcache官方网站：http://www.danga.com/memcached，更多详细的信息可以来这里了解

为什么会有Memcache和memcached两种名称？
其实Memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名。

Memcache的使用
使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

分布式应用
Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有User ID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上，存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。

但是这个有缺点，就是需要对User ID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

减少数据库压力
这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。

我考虑的一种简单方法：
后端的数据库操作模块，把所有的Select操作提取出来（update/delete/insert不管），然后把对应的SQL进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key（比如MD5或者SHA），然后把这个key去Memcache中查找数据，如果这个数据不存在，说明还没写入到缓存中，那么从数据库把数据提取出来，一个是数组类格式，然后把数据在set到Memcache中，key就是这个SQL的hash值，然后相应的设置一个失效时间，比如一个小时，那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的，有效减少数据库的压力。缺点是数据不实时，当数据做了修改以后，无法实时到前端显示，并且还有可能对内存占用比较大，毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大，这个是需要考虑的因素。

Memcache的安全
我们上面的Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作，没有任何的验证过程，这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险，轻则数据泄露被其他无关人员查看，重则服务器被入侵，因为Mecache是以root权限运行的，况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况，这些都是我们未知的，所以危险性是可以预见的。为了安全起见，我做两点建议，能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。

内网访问
最好把两台服务器之间的访问是内网形态的，一般是Web服务器跟Memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡，一块指向互联网，一块指向内网，那么就让Web服务器通过内网的网卡来访问Memcache服务器，我们Memcache的服务器上启动的时候就监听内网的IP地址和端口，内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。
# memcached -d -m 1024 -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid
Memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口，占用1024MB内存，并且允许最大1024个并发连接

设置防火墙
防火墙是简单有效的方式，如果却是两台服务器都是挂在网的，并且需要通过外网IP来访问Memcache的话，那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。
一般我们在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问，比如我们可以设置只允许我们的Web服务器来访问我们Memcache服务器，同时阻止其他的访问。
# iptables -F
# iptables -P INPUT DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
# iptables -A INPUT -p udp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j ACCEPT
上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问，能够有效的阻止一些非法访问，相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性，这个可以根据自己的需要来做。

Memcached的使用
一 Memcached服务器端的安装 （此处将其作为系统服务安装）
下载文件：memcached 1.2.1 for Win32 binaries (Dec 23, 2006)
    1 解压缩文件到c:\memcached
   2 命令行输入 'c:\memcached\memcached.exe -d install'
    3 命令行输入 'c:\memcached\memcached.exe -d start' ，该命令启动 Memcached ，默认监听端口为 11211
通过 memcached.exe -h 可以查看其帮助
二   .NET memcached client library
   下载文件：https://sourceforge.net/projects/memcacheddotnet/

   里面有.net1.1 和 .net2.0的两种版本 还有一个不错的例子。

三 应用

1 将Commons.dll，ICSharpCode.SharpZipLib.dll，log4net.dll，Memcached.ClientLibrary.dll 等放到bin目录
2 引用Memcached.ClientLibrary.dll
3 代码

   

   后记： 是个不错的东西 ，使用起来也很方便，php ,ruby 的项目中用这个的很多，但是.net项目中用的较少（恕俺孤陋寡闻） 。希望有兴趣的朋友们 多多交流 。

1 namespace Memcached.MemcachedBench
2 {
3     using System;
4     using System.Collections;
5
6     using Memcached.ClientLibrary;
7
8     public class MemcachedBench
9      {
10          [STAThread]
11         public static void Main(String[] args)
12          {
13             string[] serverlist = { "10.0.0.131:11211", "10.0.0.132:11211" };
14
15             //初始化池
16              SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();
17              pool.SetServers(serverlist);
18
19              pool.InitConnections = 3;
20              pool.MinConnections = 3;
21              pool.MaxConnections = 5;
22
23              pool.SocketConnectTimeout = 1000;
24              pool.SocketTimeout = 3000;
25
26              pool.MaintenanceSleep = 30;
27              pool.Failover = true;
28
29              pool.Nagle = false;
30              pool.Initialize();
31
32             // 获得客户端实例
33              MemcachedClient mc = new MemcachedClient();
34              mc.EnableCompression = false;
35
36              Console.WriteLine("------------测   试-----------");
37              mc.Set("test", "my value");  //存储数据到缓存服务器，这里将字符串"my value"缓存，key 是"test"
38
39             if (mc.KeyExists("test"))   //测试缓存存在key为test的项目
40              {
41                  Console.WriteLine("test is Exists");
42                  Console.WriteLine(mc.Get("test").ToString());  //在缓存中获取key为test的项目
43              }
44             else
45              {
46                  Console.WriteLine("test not Exists");
47              }
48
49              Console.ReadLine();
50
51              mc.Delete("test");  //移除缓存中key为test的项目
52
53             if (mc.KeyExists("test"))
54              {
55                  Console.WriteLine("test is Exists");
56                  Console.WriteLine(mc.Get("test").ToString());
57              }
58             else
59              {
60                  Console.WriteLine("test not Exists");
61              }
62              Console.ReadLine();
63             
64              SockIOPool.GetInstance().Shutdown();  //关闭池， 关闭sockets
65          }
66      }
67 }

以上内容都是 收集整理的。

在给个使用 案例，还没有实践过，呵呵，先转发一下。

在ASP.NET中使用Memcached，有很多文章都有介绍，以下是我个人的使用经验。
        一，准备
        你需要有一下软件：
       VS.NET(05/08)
       SQLSERVER
       memcached服务器端以及客户端类库（开源软件，下载即可）
其中，客户端类库包括以下几个DLL：
       Memcached.ClientLibrary.dll
       ICSharpCode.SharpZipLib.dll
       log4net.dll
       二，安装memcached服务器端
       将memcached.exe复制到任意目录下，如 c：，在命令行输入：
memcached.exe -d install
memcached将作为一个服务常驻系统内存了
      三，建立ASP.NET工程
     创建一个ASP.NETWEB项目，命名为MMCWEB，添加以上提到的几个客户端类库的引用。
     四，配置
     memcached使用了log4net，所以我们先配置log4net
在web.config里找到configSections节点，添加以下内容
<section name="log4net" type="log4net.Config.Log4NetConfigurationSectionHandler, log4net" />

再在configSections节点之外，增加以下内容：
<log4net>
        <appender name="RollingLogFileAppender" type="log4net.Appender.RollingFileAppender">
            <param name="File" value="LogFiles/"/>
            <param name="AppendToFile" value="true"/>
            <param name="MaxSizeRollBackups" value="10"/>
            <param name="StaticLogFileName" value="false"/>
            <param name="DatePattern" value="yyyy-MM-dd&quot;.txt&quot;"/>
            <param name="RollingStyle" value="Date"/>
            <layout type="log4net.Layout.PatternLayout">
                <param name="ConversionPattern" value="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger %ndc - %message%newline"/>
            </layout>
        </appender>
        <appender name="ConsoleAppender" type="log4net.Appender.ConsoleAppender">
            <layout type="log4net.Layout.PatternLayout">
                <param name="ConversionPattern" value="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger %ndc - %message%newline" />
            </layout>
        </appender>
        <root>
            <level value="ALL" />
            <appender-ref ref="RollingLogFileAppender" />
            <appender-ref ref="ConsoleAppender" />
        </root>
        <logger name="Memcached.ClientLibrary">
            <level value="WARN" />

        </logger>
    </log4net>
启动调试，若没出现配置的出错提示，并且在网站目录下有文件夹LogFiles，就说明log4net配置成功了。
五，初始化SockIOPool
SockIOPool是什么东东？SockIOPool是Memcached客户端提供的一个套接字连接池，通俗讲，就是与Memcached服务器端交换数据的对象。SockIOPool在应用程序启动时初始化一次就可以了，我把这个工作放在 GLOBAL.ASAX.CS的Application_Start方法里
char[] separator = { ',' };
            string[] serverlist = ConfigurationManager.AppSettings["Memcached.ServerList"].Split(separator);

            // initialize the pool for memcache servers
            try
            {
                SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();
                pool.SetServers(serverlist);

                pool.InitConnections = 3;
                pool.MinConnections = 3;
                pool.MaxConnections = 50;

                pool.SocketConnectTimeout = 1000;
                pool.SocketTimeout = 3000;

                pool.MaintenanceSleep = 30;
                pool.Failover = true;

                pool.Nagle = false;
                pool.Initialize();
            }
            catch (Exception err)
            {
                //这里就可以用Log4Net记录Error啦！
            }

注意AppSettings["Memcached.ServerList"]是在WEB.CONFIG里设置的，所以WEB.CONFIG的appSettings的子节点里需要有以下一行
<add key="Memcached.ServerList" value="127.0.0.1:11211"/>
启动调试服务器，若没有出错的日志记录，说明IO连接池已经开辟成功。
        六，使用Memcached
       终于进入正题了，不过使用之前，我们还需要准备一些数据。
      创建一个实体类People，并加上Serializable属性！！！
      对应的数据库里，增加一张表，字段对应实体类，插入一些测试数据。持久层和业务层的设计就略过了，他们负责向提供一些数据，返回类型可自定，若ILIST,DATASET。
     Memcached使用起来就很简单了，比如后台检索出一组People类型的数据，放在一个叫peopleList的arraylist里，而且这个arraylist要频繁使用，只需要这样
MemcachedClient mc = new MemcachedClient();
mc.EnableCompression = true;
mc.Set(key, peopleList);    
         上面的key是用来访问这个arraylist的键，Memcached里的数据都是保存为键-值对的。
一旦mc.KeyExists(key)为TRUE，就用return mc.Get(key) as ArrayList提取数据，删除时，使用 return mc.Delete(key);等等。可以自己琢磨了。