一、什麼是MemCache
memcache是一套分佈式的高速緩存系統，目前被許多網站使用以提升網站的訪問速度，尤其對於一些大型的、需要頻繁訪問數據庫的網站訪問速度提升效果十分顯著 ，這是一套開放源代碼軟件，以BSD license授權發佈。
通過在內存中緩存數據和對象來減少讀取數據庫的次數，從而提高了網站訪問的速度，MemCaChe是一個存儲鍵值對的HashMap，在內存中對任意的數據（比如字符串、對象等）所使用的key-value存儲，數據可以來自數據庫調用、API調用，或者頁面渲染的結果。MemCache設計理念就是小而強大，它簡單的設計促進了快速部署、易於開發並解決面對大規模的數據緩存的許多難題，而所開放的API使得MemCache能用於Java、C/C++/C#、Perl、Python、PHP、Ruby等大部分流行的程序語言。
MemCache訪問模型
MemCache雖然被稱爲"分佈式緩存"，但是MemCache本身完全不具備分佈式的功能,MemCache集羣之間不會相互通信. 與之形成對比的，比如JBoss Cache，某臺服務器有緩存數據更新時，會通知集羣中其他機器更新緩存或清除緩存數據.所謂的"分佈式"，完全依賴於客戶端程序的實現，就像上面這張圖的流程一樣
從上圖，我們理出MemCache一次寫緩存的流程：
- 應用程序輸入需要寫緩存的數據
- API將Key輸入路由算法模塊，路由算法根據Key和MemCache集羣服務器列表得到一臺服務器編號
- 由服務器編號得到MemCache及其的ip地址和端口號
- API調用通信模塊和指定編號的服務器通信，將數據寫入該服務器，完成一次分佈式緩存的寫操作、讀緩存和寫緩存一樣，只要使用相同的路由算法和服務器列表，只要應用程序查詢的是相同的Key，MemCache客戶端總是訪問相同的客戶端去讀取數據，只要服務器中還緩存着該數據，就能保證緩存命中
這種MemCache集羣的方式也是從 分區容錯性 的方面考慮的，假如Node2宕機了，那麼Node2上面存儲的數據都不可用了，此時由於集羣中Node0和Node1還存在，下一次請求Node2中存儲的Key值的時候，肯定是沒有命中的，這時先從數據庫中拿到要緩存的數據，然後路由算法模塊根據Key值在Node0和Node1中選取一個節點，把對應的數據放進去，這樣下一次就又可以走緩存了，這種集羣的做法很好，但是缺點是成本比較大。
二、MemCache的工作流程
- 客戶端把請求先發送給代理服務器（一般是nginx）
- 先檢查客戶端的請求數據是否在
memcached（MemCached是MemCache服務器端可以執行文件的名稱）中，如有，直接把請求數據返回，不再對數據庫進行任何操作 - 如果請求的數據不在memcached中，就去查數據庫，把從數據庫中獲取的數據返回給客戶端，同時把數據緩存一份到memcached中（memcached客戶端不負責，需要程序明確實現）
- 每次更新數據庫的同時更新memcached中的數據，保證一致性
- 當分配給memcached內存空間用完之後，會使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略失效數據首先被替換，然後再替換掉最近未使用的數據
三、Memcache特性和限制
- 在 Memcached中可以保存的item數據量是沒有限制的，只要內存足夠 。
- memcached是一種無阻塞的socket通信方式服務，基於libevent庫，由於無阻塞通信，對內存讀寫速度非常之快
- memcached分服務器端和客戶端，可以配置多個服務器端和客戶端，應用於分佈式的服務非常廣泛
四、給php添加memcache
實驗思想：
osi七層模型每一層都可以加上屬於自己的緩存，現在我們給lnmp中的php和nginx可以加上緩存，最後將mysql加上緩存，服務器一般不會把數據直接存儲在自己上面，存儲有專門的地方，交叉存儲可以保證正常運行，數據共享，都會存儲一份，本地存儲+交叉存儲。當服務器和自己的存儲設備都壞了，也可以在其他服務器的存儲器上找到自己的數據，可以保證客戶正常訪問。
實驗環境
| 主機（版本：ip） | 功用 |
|---|---|
| 虛擬機server1（rhel6.5：172.25.2.1） | lnmp環境主機 |
| 真機（rhel7.3：172.25.2.250） | 測試機 |
以下配置過程，是在lnmp環境搭建成功的基礎上。
1、從真機下載我之前已經下載好的memcache的安裝包，並且解壓。
tar zxf memcache-2.2.5.tgz #解壓
cd memcache-2.2.5/ #進入解壓目錄
2、將之前PHP編譯完成的二進制命令加入到環境變量中，可以直接調用PHP命令。
vim ~/.bash_profile
PATH=$PATH:$HOME/bin:/usr/local/lnmp/mysql/bin:/usr/local/lnmp/php/bin
source ~/.bash_profile
3、創建編譯環境：
memcache目錄中本來沒有configure文件，所以沒法編譯，執行phpize，生成configure文件後就可以編譯了。
- phpize是用來擴展php擴展模塊的，通過phpize可以建立php的外掛模塊，比如你想在原來編譯好的php中加入memcached或者ImageMagick等擴展模塊，可以使用phpize。或者說，phpize的作用可以這樣理解：偵測環境(phpize工具是在php安裝目錄下,基於這點phpize對應了當時的php環境，所以是要根據該php的配置情況生成對應的configure文件)，建立一個configure文件。必須在一個目錄下去運行phpize。那麼phpize就知道你的的環境是哪個目錄，並且configure文件建立在該目錄下
4、編譯安裝memcachen
./configure
make && make install
5、更改php主配置文件，增加memcache模塊
vim /usr/local/lnmp/php/etc/php.ini # 將memcache緩存模塊與php連接起來
873 extension=memcache.so #這個模塊以插件的形式運行
/etc/init.d/php-fpm reload #重新加載php
6、php -m | grep memcache可以看到這個模塊已經加入到php中，可以看到數據庫也與mysql關聯
php -m | grep memcache
php -m | grep mysql
7、安裝memcache工具，開啓memcache服務，監聽端口爲11211
yum install -y memcached #安裝memcache服務，提供接口11211客戶才能用，之前只是提供一個模塊
rpm -qa | grep memcache #查看版本
rpm -ql memcached-1.4.4-3.el6.x86_64 #查看生成的各種文件
8、編輯配置文件/etc/sysconfig/memcached
9、啓動memcached
/etc/init.d/memcached start
netstat -tlnp
10、telnet測試：
telnet localhost 11211
- 沒有的話：yum install -y telnet
11、拷貝php頁面到nginx默認發佈目錄/usr/local/lnmp/nginx/html/，並修改memcache.php內容
[root@server1 memcache-2.2.5]# cp memcache.php example.php /usr/local/lnmp/nginx/html/
[root@server1 memcache-2.2.5]# cd /usr/local/lnmp/nginx/html/
[root@server1 html]# ls
50x.html bbs example.php index.html index.php memcache.php readme utility
[root@server1 html]# vim memcache.php
define('ADMIN_USERNAME','memcache'); ## Admin Username（自定義）
define('ADMIN_PASSWORD','westos'); ## Admin Password（自定義）
$MEMCACHE_SERVERS[] = '172.25.230.5:11211'; // add more as an array
#$MEMCACHE_SERVERS[] = 'mymemcache-server2:11211'; // add more as an array
##只留一個主機，memcache沒有轉發或負載均衡機制，只能一個一個添加（因爲本實驗只有一個主機，其實可以添加多個）
12、訪問 http://172.25.2.1/memcache.php輸入用戶名密碼，可以查看memcache命中率，
13、再打開一個頁面訪問http://172.25.2.1/example.php，這個就相當於客戶訪問nginx（web服務器）的資源
客戶每訪問172.25.2.1/example.php一次，172.25.2.1/memcache.php的緩存就會增多
14、在真機，壓力測試，模擬5000請求量
ab -c 10 -n 5000 http://172.25.2.1/index.php 10個併發，5000個請求
#很慢，因爲沒有緩存,而且failed比較多
ab -c 10 -n 5000 http://172.25.2.1/example.php 10個併發，5000個請求
#很快，因爲訪問緩存，而且沒有failed的
1. 其實這兩個php文件(index.php、example.php)都相當於放在nginx代理服務器下web資源
2. 客戶訪問的時候先去問nginx代理服務器
3. 如果請求的是靜態資源，nginx會直接將靜態緩存的資源返回給客戶
4. 如果請求的是動態資源，nginx會通過php去找fsatcgi去加載數據庫，再把資源給客戶端
客戶通過php訪問後端資源慢，客戶通過php的memcache緩存直接訪問緩存在內存中的數據很快
類似於在php服務上面加了memcache服務，就可以緩存數據，使的數據的訪問更快（也可以說是備份）memcache.php只是一個管理員的頁面而已
