Memcached是什麼？
Memcached是一個開源的、高性能的，具有分佈式內存對象的緩存系統，從名稱上看Mem就是內存的意思，而Cache就是緩存的意思，它通過在事先規劃的內存空間中緩存數據庫中的數據，以達到減少數據庫的高
併發訪問，從而達到提升數據庫的訪問性能，加速動態應用服務的能力。
Memcached 通過緩存經常被讀取的數據庫中的數據，當程序需要訪問後端數據庫獲取數據時會優先訪問Memcached內存緩存，如果緩存中有數據就直接返回前端服務應用，如果沒有數據（沒有命中）再轉發給後端的數據庫服務器，程序
服務取到Memcahced內存緩存中沒有的對應數據後，除了返回給用户數據外，還會吧數據在內存中進行緩存，等待下次被訪問，從而大大的減輕數據庫的壓力，提高整個網站架構的響應速度，提升了用户體驗。
當程序更新、刪除數據庫中已有的數據時，會同時發送請求通知Memcached已經緩存過的同一個ID內容的舊數據失效，從而保證
Memcached中的數據和數據庫中的數據一致。
當分配給Memcached內存空間用完之後，Memcached自身會使用LRU(Least Recently Used,最近最少使用)加到期失效策略，失效
的數據首先被替換掉，然後是最近未使用的數據被替換掉
為了緩解數據庫的高併發壓力，我們可以在數據庫層配置數據讀寫分離及讀數據庫做負載均衡，但是更有效更簡單的的策略是
部署Memcache服務作為一個緩存區域，把部分數據庫的信息保存在內存中，這樣前端的服務能夠迅速的讀取到原本在數據庫中
才能讀取到的數據。那麼，最重要的就是如何通過memcached服務分擔數據庫系統的壓力，由於單台Memcached的內存容量是有限的，
並且單台也是單點，因此，Memcached也有負載均衡及分佈式應用的場景。
【分佈式應用1】
Memcached支持分佈式，我們在應用服務器程序上改造，就可以更好的支持。例如：可以根據key適當進行有規律的封裝，比如以用户
為主的網站來説，每個用户都有UserID,那麼可以按照固定的ID來進行提取和存取，比如1開頭的用户保存在第一台Memcached服務器上，
以2開頭用户的數據保存在第二台Memcahced服務器上，存取數據都先按照UserID來進行相應的轉換和存取。
但是這個有缺點，就是需要對UserID進行判斷，如果業務不一致，或者其他類型的應用，可能不是那麼合適，那麼可以根據自己的實際
業務來進行考慮，或者去想更合適的方法。
【分佈式應用2】
在應用服務器上通過程序URL_HASH算法去訪問Memcached服務，Memcached服務器的地址池可以簡單的配在每個程序裏
【分佈式應用3】
門户如百度，會通過一箇中間件代理負載請求後後端的Cache服務
【分佈式應用4】
可以用常見的LVS、haproxy做Cache的負載均衡，和普通的應用服務相比，這裏的重點是調度算法，Cache一般會選擇url_hash，及一致性哈希算法
Memcached的特性
1、協議簡單
Memcached的協議實現比較簡單，使用的是基於文本行的協議，能通過telnet直接操作Memcached服務存取數據
2、基於libevent的事件處理
簡單的説，libevent是一套利用C開發的程序庫，它將BSD系統的kqueue,linux系統的epoll等事件功能封裝成一個接口，確保即使服務端的連接數增加也能
發揮很好的性能
3、內置的內存管理管理方式
Memcached有一套自己管理內存的方式，這套管理方式非常高效，所有的數據都保存在Memcached內置的內存中，當存入的數據佔滿內存空間時，Memcached使用
LRU算法自動刪除不使用的緩存數據，即重用過期數據的內存空間。Memcached是為緩存系統設計的，因此，沒有考慮數據的容災問題，和機器內存一樣，重啓
機器數據將會丟失
4、互不通信的Memcached之間具有分佈特徵
各個Memcached服務器之間互相不通信，都是獨立的存取數據，不共享任何信息。通過對客户端的設計，讓Memcached具有分佈式，能支持海量緩存和大規模應用
Memcached軟件工作原理
Memcached是一套C/S模式架構的軟件，在服務器段啓動服務守護進程，可以為memcached服務器指定監聽的IP地址、端口號、併發連接數以及分配多少內存來處理
客户端的請求的參數
應用程序端通過指定緩存服務器的IP地址和端口，就可以連接memcached服務互相通信。需要被緩存的數據以key/value鍵值對的形式保存在服務器段預分配的內存
區中，每個被緩存的數據都有唯一的標識key，操作memcached中數據通過這個唯一標識的key進行。緩存到Memcached中的數據僅放置在Memcached服務預分配的內存中，
而非存儲在memcached所在的磁盤上，因此存儲速度非常快。
Memcached內存管理機制
Memcached利用Slab Alloction機制來分配和管理內存。傳統的內存管理方式是：使用完通過malloc分配內存後通過free來回收。這種方式容易產生內存碎片並降低操作系統
對內存的管理效率。Slab Alloction機制不存在這樣的問題，它安裝預先規定的大小，將分配的內存分割成特定長度的內存塊，再把尺寸相同的內存塊分成組，這些內存塊不會釋放，
可以重複利用。
Memcached服務器端保存着一個空閒的內存塊列表，當有數據存入時根據接收到的數據大小，分配一個能存下這個數據的最小內存塊。這種方式有時會造成內存浪費，例如：將200字節的一個數據
存入300字節的一個內存塊中，會有100字節被浪費掉，不能被使用。避免浪費內存的辦法是，預先計算出應用存入的數據大小，或把同一業務類型的數據存入一個Memcached服務器中，確保存入的
數據大小相對均勻，這樣可以減少內存的浪費。
還有一種辦法是，在啓動時指定“-f”參數，能在某種程度上控制內存組之間的大小差異。在應用中使用Memcached時，通常不重新設置這個參數，使用默認值1.25進行部署。如果想優化Memcached對
內存的使用，可以考慮重新計算數據的預期平均長度，調整這個參數來獲得合適的設置值。
Memcached的刪除機制
Memcached不會釋放已分配的內存空間，除非添加數據設定過期或內存緩存滿了，在數據過期後，客户端不能通過key取出它的值，其存儲空間被重新利用。
Memcached使用的是一種Lazy Expiration策略，自己不會監控存入的的kay/value對是否過期，而是在獲取key值時查看記錄的時間戳，檢查key/value對空間是否過期。
這種策略不會再過期檢測上浪費cpu資源
Memcached在分配空間時，優先使用已經過期的key/value對空間，當分配的內存空間佔滿時，Memcached就會使用LRU算法來分配空間，刪除最近最少使用的key/value對，
將其空間分配給新的key/value對。在某些情況下，如果不想使用LRU算法，那麼可以通過“-M”參數來啓動Memcached，這樣，Memcached在內存耗盡時，會返回一個報錯信息。
每天進步一點，加油!
