分布式缓存学习总结— —竹子整理-白红宇

分布式缓存学习总结— —竹子整理

阅读量：6068 次

发布时间：2019-06-20

本文共 10219 字，大约阅读时间需要 34 分钟。

一、分布式缓存简图

二、为什么使用Memcached分布式缓存呢？

三、Memcached基础原理

四、Memcache下载与安装

五、MencacheHelper.cs 示例使用结合Session与项目配置缓存

六、Redis和Memcache的区别总结

一、分布式缓存简图

二、为什么使用Memcached分布式缓存呢？

首先先讲讲为何要缓存，在数据驱动的web开发中，经常要重复从数据库中取出相同的数据，这种重复极大的增加了数据库负载。缓存是解决这个问题的好办法。但是ASP.NET中的虽然已经可以实现对页面局部进行缓存，但还是不够灵活。Memcached应运而生。

1、高并发访问数据库的痛楚：死锁！

2、磁盘IO之痛，数据库读写说白了就是跟磁盘打交道，磁盘读取速度是有限制的，一般高点也就7200转

3、多客户端共享缓存

4、Net+Memory >> IO

5、读写性能完美 1s 读取可以达到1w次写：10w次

6、超简单集群搭建 Clister

7、开源 Open Source

8、没有提供主从赋值功能，也没提供容灾等功能（容灾：即数据备份能使意外发生后恢复数据，Memcached不会进行备份，由于是缓存在内存中的，一断电就会失去数据

），所以所有的代码基本都只考虑性能最佳。如要考虑容灾，则可使用Redis分布式缓存

9、学习成本非常低，入门非常容易

10、丰富的成功的案例。很多大型公司都是用这个来做分布式缓存

注：Memcached在企业中一般都是在linux下跑，才能达到性能最佳。

三、Memcached基础原理

底层通信是使用Socket

可以将缓存服务器理解为Socket服务端，将WEB服务器理解为客户端。

四、Memcache下载与安装

下载，百度一下或者直接在csdn上搜一下windows Memcache稳定版就行，0积分。

1、下载完后，就这么个exe

2、安装，敲几行cmd命令就行，截图如下，左边是我们计算机服务列表，可以看到，已经启动了我们的Memcached（Memcache是这个开源项目的名称，加个d，Memcached是具体这个应用程序，也就是这个exe的名称）

3、现在已经启动服务了，且将其安装到windows服务上了，这样一来，就不用每次手动去启动了，随电脑而启动。

现在来测试下，随便新建个控制台应用程序

1 using Memcached.ClientLibrary; 2 using System; 3 using System.Collections.Generic; 4 using System.Linq; 5 using System.Text; 6 using System.Threading.Tasks; 7  8 namespace 测试 9 {10     public class MemcacheTset11     {12         public static void Test()13         {14             string[] serverlist = { "127.0.0.1:11211" }; //服务器列表，可多个 用逗号隔开     15             16             //初始化池17             SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();18 19             //根据实际情况修改下面参数20             pool.SetServers(serverlist);21             pool.InitConnections = 3;22             pool.MinConnections = 3;23             pool.MaxConnections = 5;24             pool.SocketConnectTimeout = 1000;25             pool.SocketTimeout = 3000;26             pool.MaintenanceSleep = 30;27             pool.Failover = true;28             pool.Nagle = false;29             pool.Initialize(); // initialize the pool for memcache servers  30          31             //获得客户端实例32             MemcachedClient mc = new MemcachedClient();//初始化一个客户端 33             mc.EnableCompression = false;34 35             Console.WriteLine("---------测试----------");36             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，key37 38             if (mc.KeyExists("test"))//测试缓存存在key为test的项目39             {40                 Console.WriteLine("test is Exists");41                 Console.WriteLine(mc.Get("test").ToString());//在缓存中获取key为test的项目42             }43             else 44             {45                 Console.WriteLine("test not Exists");46             }47 48             Console.ReadLine();49 50             mc.Delete("test");//移除缓存中key为test的项目51 52             if (mc.KeyExists("test"))53             {54                 Console.WriteLine("test is Exists");55                 Console.WriteLine(mc.Get("test").ToString());56             }57             else58             {59                 Console.WriteLine("test not Exists");60             }61 62             Console.ReadLine();63 64             SockIOPool.GetInstance().Shutdown();//关闭池，关闭sockets65         }66     }67 }

View Code

如果程序运行正常，说明我们的Memcache服务已启动且运行正常。

有一点，别忘咯，就是我们Memcache的驱动，同样，百度C# Memcache安装就OK。

好了，现在我们就实际来应用下吧。

五、MencacheHelper.cs 示例使用结合项目配置缓存

对于什么是项目配置，相信大家肯定都熟悉的，就是将业务中不经常更改的数据如系统邮件地址，将其存在数据库中，方便更改。

然后，回头看这几个字，“不经常更改”，我们就得注意了，这样的数据，我们就得想到缓存了，缓存就是用来管理这样的数据。然后呢，我们就可以使用我们的Memcache来管理它了。

项目中，我们可以新建个MemcacheHelper类来封装下代码，我写了个最简单的存取删除。

1 using Memcached.ClientLibrary; 2 using System; 3 using System.Collections.Generic; 4 using System.Linq; 5 using System.Text; 6 using System.Threading.Tasks; 7  8 namespace JOEY.BookShop.Common 9 {10     public class MemcacheHelper11     {12         private static readonly MemcachedClient mc;13         static MemcacheHelper()14         {15             string[] serverlist = { "127.0.0.1:11211" }; //服务器列表，可多个 用逗号隔开     16 17             //初始化池18             SockIOPool pool = SockIOPool.GetInstance();19 20             //根据实际情况修改下面参数21             pool.SetServers(serverlist);22             pool.InitConnections = 3;23             pool.MinConnections = 3;24             pool.MaxConnections = 5;25             pool.SocketConnectTimeout = 1000;26             pool.SocketTimeout = 3000;27             pool.MaintenanceSleep = 30;28             pool.Failover = true;29             pool.Nagle = false;30             pool.Initialize(); // initialize the pool for memcache servers  31 32             //获得客户端实例33             mc = new MemcachedClient();//初始化一个客户端 34             mc.EnableCompression = false;35         }36 37         /// 38         /// 存39         /// 
40         /// 41         /// 42         public static void Set(string key, object value)43         {44             mc.Set(key, value);45         }46 47         public static void Set(string key, object value, DateTime time)48         {49             mc.Set(key, value, time);50         }51 52         /// 53         /// 取54         /// 
55         /// 56         /// 
      57         public static object Get(string key)58         {59             if (mc.KeyExists(key))60             {61                 return mc.Get(key);62             }63             else64             {65                 return null;66             }67             68         }69 70         /// 71         /// 删除72         /// 
73         /// 74         /// 
      75         public static bool Delete(string key)76         {77             if (mc.KeyExists(key))78             {79                 mc.Delete(key);80                 return true;81             }82             return false;83         }84     }85 }

View Code

1 var setting = this.DbSession.SettingsDal.LoadEntities(c => c.Name == "系统邮件地址").FirstOrDefault();2 string value = setting.Value.Trim();3 MemcacheHelper.Set("setting_" + key, value);

这样就将我们的从数据库中取出的系统邮件地址存储到了Memcache中，很方便吧。取的话就是：

object obj = MemcacheHelper.Get("setting_" + "系统邮件地址");

这里由于存取的数据均为字符串，不存在序列化的问题，如果存取的对象类型不是字符串，如某个表Model，那么就得通过序列化来进行操作，对于序列化，本人是使用Json.Net来操作。

再来个辅助类吧。

1 using Newtonsoft.Json; 2 using System; 3 using System.Collections.Generic; 4 using System.Linq; 5 using System.Text; 6 using System.Threading.Tasks; 7  8 namespace JOEY.BookShop.Common 9 {10     /// 11     /// Json.Net 序列化，对于由于相互引用类型导致的序列化死循环，可在该对象上加个特性标签[JsonIgnore] 如在Model中有外键，两个模型间相互引用即造成该问题12     /// 
13     public class SerializeHelper14     {15         /// 16         /// 传入对象，序列化成字符串返回17         /// 
18         /// 19         /// 
      20         public static string SerializeToString(object obj)21         {22             return JsonConvert.SerializeObject(obj);23         }24         /// 25         /// 传入序列化字符串，反序列化成对应对象返回26         /// 
27         /// 
      
       泛型，对应对象类型
      28         /// 序列化后的字符串29         /// 
      30         public static T DeserializeToObject
      
       (string serializeStr)31         {32             return JsonConvert.DeserializeObject
       
        (serializeStr);33         }34     }35 }

View Code

很容易就能看懂，对吧。当然驱动也是需要的。同样百度哦。

这里有个小问题，这个程序集，Newtonsoft.Json在我的MVC项目中本身就存在，而我在其他项目（即项目Common）中用的时候用的网上下的，选的版本是4.5，由于MVC项目引用了Common，这样貌似就出现了版本不一致的情况，貌似是这样，会提示错误。于是我把MVC中的dll给删除了，重新加载Common下的dll（现在想想我为什么不把Common下的删了，去引用MVC下这个呢- -），这样一来，又出现一个问题，未能加载文件或程序集“Newtonsoft.Json,Version=4.5.0.0。估计是配置项的原因，于是，百度了下，在web.config runtime节点下添加了这么几行，修改后为：

8.0.0.0是当前这个dll的版本，估计是版本更新通知吧。具体为何这样做是有点迷糊的。谁能指点下呢，感激~~~

六、Redis和Memcache的区别总结（摘自百度知道）

1. Redis是什么

这个问题的结果影响了我们怎么用Redis。如果你认为Redis是一个key value store, 那可能会用它来代替MySQL；如果认为它是一个可以持久化的cache, 可能只是它保存一些频繁访问的临时数据。Redis是REmote DIctionary Server的缩写，在Redis在官方网站的的副标题是A persistent key-value database with built-in net interface written in ANSI-C for Posix systems，这个定义偏向key value store。还有一些看法则认为Redis是一个memory database，因为它的高性能都是基于内存操作的基础。另外一些人则认为Redis是一个data structure server，因为Redis支持复杂的数据特性，比如List, Set等。对Redis的作用的不同解读决定了你对Redis的使用方式。

互联网数据目前基本使用两种方式来存储，关系数据库或者key value。但是这些互联网业务本身并不属于这两种数据类型，比如用户在社会化平台中的关系，它是一个list，如果要用关系数据库存储就需要转换成一种多行记录的形式，这种形式存在很多冗余数据，每一行需要存储一些重复信息。如果用key value存储则修改和删除比较麻烦，需要将全部数据读出再写入。Redis在内存中设计了各种数据类型，让业务能够高速原子的访问这些数据结构，并且不需要关心持久存储的问题，从架构上解决了前面两种存储需要走一些弯路的问题。

2. Redis不可能比Memcache快

很多开发者都认为Redis不可能比Memcached快，Memcached完全基于内存，而Redis具有持久化保存特性，即使是异步的，Redis也不可能比Memcached快。但是测试结果基本是Redis占绝对优势。一直在思考这个原因，目前想到的原因有这几方面。

Libevent。和Memcached不同，Redis并没有选择libevent。Libevent为了迎合通用性造成代码庞大(目前Redis代码还不到libevent的1/3)及牺牲了在特定平台的不少性能。Redis用libevent中两个文件修改实现了自己的epoll event loop(4)。业界不少开发者也建议Redis使用另外一个libevent高性能替代libev，但是作者还是坚持Redis应该小巧并去依赖的思路。一个印象深刻的细节是编译Redis之前并不需要执行./configure。

CAS问题。CAS是Memcached中比较方便的一种防止竞争修改资源的方法。CAS实现需要为每个cache key设置一个隐藏的cas token，cas相当value版本号，每次set会token需要递增，因此带来CPU和内存的双重开销，虽然这些开销很小，但是到单机10G+ cache以及QPS上万之后这些开销就会给双方相对带来一些细微性能差别(5)。

3. 单台Redis的存放数据必须比物理内存小

Redis的数据全部放在内存带来了高速的性能，但是也带来一些不合理之处。比如一个中型网站有100万注册用户，如果这些资料要用Redis来存储，内存的容量必须能够容纳这100万用户。但是业务实际情况是100万用户只有5万活跃用户，1周来访问过1次的也只有15万用户，因此全部100万用户的数据都放在内存有不合理之处，RAM需要为冷数据买单。

这跟操作系统非常相似，操作系统所有应用访问的数据都在内存，但是如果物理内存容纳不下新的数据，操作系统会智能将部分长期没有访问的数据交换到磁盘，为新的应用留出空间。现代操作系统给应用提供的并不是物理内存，而是虚拟内存(Virtual Memory)的概念。

基于相同的考虑，Redis 2.0也增加了VM特性。让Redis数据容量突破了物理内存的限制。并实现了数据冷热分离。

4. Redis的VM实现是重复造轮子

Redis的VM依照之前的epoll实现思路依旧是自己实现。但是在前面操作系统的介绍提到OS也可以自动帮程序实现冷热数据分离，Redis只需要OS申请一块大内存，OS会自动将热数据放入物理内存，冷数据交换到硬盘，另外一个知名的“理解了现代操作系统(3)”的Varnish就是这样实现，也取得了非常成功的效果。

作者antirez在解释为什么要自己实现VM中提到几个原因(6)。主要OS的VM换入换出是基于Page概念，比如OS VM1个Page是4K, 4K中只要还有一个元素即使只有1个字节被访问，这个页也不会被SWAP, 换入也同样道理，读到一个字节可能会换入4K无用的内存。而Redis自己实现则可以达到控制换入的粒度。另外访问操作系统SWAP内存区域时block进程，也是导致Redis要自己实现VM原因之一。

5. 用get/set方式使用Redis

作为一个key value存在，很多开发者自然的使用set/get方式来使用Redis，实际上这并不是最优化的使用方法。尤其在未启用VM情况下，Redis全部数据需要放入内存，节约内存尤其重要。

假如一个key-value单元需要最小占用512字节，即使只存一个字节也占了512字节。这时候就有一个设计模式，可以把key复用，几个key-value放入一个key中，value再作为一个set存入，这样同样512字节就会存放10-100倍的容量。

这就是为了节约内存，建议使用hashset而不是set/get的方式来使用Redis，详细方法见参考文献(7)。

6. 使用aof代替snapshot

Redis有两种存储方式，默认是snapshot方式，实现方法是定时将内存的快照(snapshot)持久化到硬盘，这种方法缺点是持久化之后如果出现crash则会丢失一段数据。因此在完美主义者的推动下作者增加了aof方式。aof即append only mode，在写入内存数据的同时将操作命令保存到日志文件，在一个并发更改上万的系统中，命令日志是一个非常庞大的数据，管理维护成本非常高，恢复重建时间会非常长，这样导致失去aof高可用性本意。另外更重要的是Redis是一个内存数据结构模型，所有的优势都是建立在对内存复杂数据结构高效的原子操作上，这样就看出aof是一个非常不协调的部分。