Memcached概述
Memcached是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象，减少对数据库的访问，从而提高Web应用的响应速度。
原理
架构
Memcached采用的是一种简单的Key-Value存储系统，主要由以下几个部分组成：
- 客户端：负责向Memcached服务器发送存储和获取数据的请求。
- 服务器：负责接收客户端的请求，进行数据存储和管理。
- 存储管理：在服务器内存中存储数据，并通过LRU（Least Recently Used，最近最少使用）算法管理缓存数据。
- 网络通信：基于TCP/IP协议进行通信。
工作流程
-
数据存储：
- 客户端发送存储请求，包含Key和Value。
- 服务器接收到请求后，将数据存储在内存中，并根据LRU策略管理缓存数据。
- 服务器返回存储成功的响应。
-
数据获取：
- 客户端发送获取请求，包含Key。
- 服务器接收到请求后，根据Key查找对应的Value。
- 如果找到对应的Value，服务器返回数据；如果没有找到，返回空。
-
缓存失效：
- 当内存空间不足时，Memcached会根据LRU算法移除最久未使用的数据。
- 客户端可以设置数据的过期时间，过期数据会自动失效并被移除。
部署
单memcached节点缓存系统
设置各节点的主机名
主机：192.168.10.101
root@localhost \~\]# hostnamectl set-hostname Memcache1
\[root@localhost \~\]# bash
主机：192.168.10.102
\[root@localhost \~\]# hostnamectl set-hostname Memcache2
\[root@localhost \~\]# bash
主机：192.168.10.103
\[root@localhost \~\]# hostnamectl set-hostname Memcached-API
\[root@localhost \~\]# bash
#### 安装 Memcached 服务器
###### 1：安装 Libevent
\[root@memcache1 \~\]# systemctl stop firewalld
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install gcc\*
\[root@memcache1 \~\]# tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz
\[root@memcache1 \~\]# cd libevent-2.1.8-stable
\[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable\]# ./configure --prefix=/usr/local/libevent
\[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable\]# make \&\& make install
备注：
Libevent 是一个用[C语言](https://baike.baidu.com/item/C%E8%AF%AD%E8%A8%80/105958 "C语言")[编写](https://baike.baidu.com/item/%E7%BC%96%E5%86%99/1517598 "编写")的、轻量级的开源高性能事件通知库，主要有以下几个亮点：事件驱动（ event-driven），高性能;轻量级，专注于网络，不如 ACE 那么臃肿庞大；源代码相当精炼、易读；跨平台，支持 Windows、 Linux、 \*BSD 和 Mac Os；支持多种 I/O [多路复用技术](https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%9A%E8%B7%AF%E5%A4%8D%E7%94%A8%E6%8A%80%E6%9C%AF/5785640 "多路复用技术")， epoll、 poll、 dev/poll、 select 和 kqueue 等；支持 I/O，定时器和信号等事件；注册事件优先级。
Libevent 已经被广泛的应用，作为底层的网络库；比如 memcached、 Vomit、 Nylon、 Netchat等等。
###### 2：安装 Memcached
\[root@memcache1 \~\]# tar zxvf memcached-1.5.1.tar.gz
\[root@memcache1 \~\]# cd memcached-1.5.1
\[root@memcache1 memcached-1.5.1\]# ./configure \\
--prefix=/usr/local/memcached \\
--with-libevent=/usr/local/libevent
\[root@memcache1 memcached-1.5.1\]# make \&\& make install
3：**设置** **Memcached** **服务脚本**
\[root@memcache1 \~\]# vim /usr/local/memcached/memcached_service.sh
#!/bin/bash
CMD="/usr/local/memcached/bin/memcached"
start(){
$CMD -d -m 128 -u root
}
stop(){
killall memcached;
}
ACTION=$1
case $ACTION in
'start')
start;;
'stop')
stop;;
'restart')
stop
sleep 2
start;;
\*)
echo 'Usage:{start\|stop\|restart}'
esac
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install psmisc
备注:
psmisc提供了killall命令
\[root@memcache1 \~\]# chmod 755 /usr/local/memcached/memcached_service.sh
\[root@memcache1 \~\]# /usr/local/memcached/memcached_service.sh start
\[root@memcache1 \~\]# netstat -anpt \| grep memcached
tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:\* LISTEN 20564/memcached
tcp6 0 0 :::11211 :::\* LISTEN 20564/memcached
###### Memcached API 客户端
**注意：**
**客户端需要有apache\***\*和php的环境，如果有之前做的LAMP的快照，可以使用这个快照\*\*
**（如果已经有此环境,\***\*安装apache和安装php可以省略）\*\*
**设置好阿里yum\***\*源\*\*
yum -y install httpd mariadb mariadb-server php php-devel php-mysql
systemctl start mariadb
mysqladmin -u root password 'pwd123'
systemctl start httpd
cat \<\/var/www/html/test1.php
\
EOF
###### 1：编译安装 Libmemcached
\[root@memcached-api \~\]# systemctl stop firewalld
\[root@memcached-api \~\]# setenforce 0
\[root@memcached-api \~\]# yum -y install gcc\*
\[root@memcached-api \~\]# tar zxvf libmemcached-1.0.18.tar.gz
\[root@memcached-api \~\]# cd libmemcached-1.0.18
*\*\[root@memcached-api libmemcached-1.0.18\]# ./configure \**
*\*--prefix=/usr/local/libmemcached \**
**--with-memcached=/usr/local/memcached**
**\[root@memcached-api libmemcached-1.0.18\]# make \&\& make install**
备注：
libmemcached 是一个 memcached 的库，客户端库，C 和 C++ 语言实现的客户端库，具有低内存占用率、线程安全、并提供对memcached功能的全面支持
###### 2：编译安装 Memcached 扩展
（1）如果lamp是用源码包安装的，使用如下方法
\[root@memcached-api \~\]# **tar -xzvf memcached-2.2.0.tgz**
\[root@memcached-api \~\]# **cd memcached-2.2.0/**
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# **/usr/local/php5/bin/phpize**
**备注：**
**此命令可以在\***\*memcached-2.2.0下生成memcached的配置脚本\*\*
**phpize\*** \*命令需要autoconf包的支持\*\* **：\***\*yum -y install autoconf\*\*
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# **cp -r /usr/local/php5/include/php/ext/ ./**
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# *\*./configure \**
*\*--enable-memcached \**
*\*--with-php-config=/usr/local/php5/bin/php-config \**
*\*--with-libmemcached-dir=/usr/local/libmemcached \**
**--disable-memcached-sasl**
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# **make**
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# **make test**
**注意：**
**最后会提示发送邮件报告，可以选否（\***\*n）\*\*
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# **make install**
（2）如果lamp是用yum安装的，使用如下方法
如果是用yum安装的lamp环境，使用如下方法安装 Memcached 扩展
\[root@memcached-api \~\]# yum -y install zlib zlib-devel
\[root@memcached-api \~\]# tar -xzvf memcached-2.2.0.tgz
\[root@memcached-api \~\]# cd memcached-2.2.0/
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# /usr/bin/phpize
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# ./configure --with-php-config=/usr/bin/php-config --with-libmemcached-dir=/usr/local/libmemcached --disable-memcached-sasl --with-zlib-dir
备注：
1. SASL全称Simple Authentication and Security Layer，是一种用来扩充C/S模式验证能力的机制。简单来说SASL是一个胶合(glue)库，通过这个库把应用层与形式多样的认证系统整合在一起。这有点类似于 PAM，但是后者是认证方式，决定什么人可以访问什么服务，而SASL是认证过程，侧重于信任建立过程，这个过程可以调用PAM来建立信任关系。在这里Memcached就是上面提到的应用层，具体的认证交给SASL库，SASL会根据相应的认证机制来完成验证功能。
\[root@memcached-api memcached-2.2.0\]# make \&\& make install
备注：
如果安装的是php7的版本，会报错：php_smart_str.h: No such file or directory
3：**配置** **PHP** **添加** **Memcached** **组件**
**（1）添加**Memcached
\[root@memcached-api \~\]# **cd /usr/local/php5/**
\[root@memcached-api php5\]# **vim php.ini**
extension_dir = "/usr/local/php5/lib/php/extensions/no-debug-zts-20121212/"
extension=memcached.so
备注：
如果使用的yum安装的php，
\[root@memcache2 \~\]# vim /etc/php.ini
去掉extension_dir=" "
只添加extension=memcached.so
\[root@memcached-api php5\]# systemctl restart httpd
（2）通过 PHPinfo 查看是否已经添加 Memcached 扩展模块
使用浏览器进行访问
4：**测试** **Memcached-API** **功能**
\[root@memcached-api \~\]# **vim /usr/local/httpd/htdocs/test2.php**
\addServer('192.168.10.101', 11211);
$memcache-\>set('key', 'Memcache test successful!', 0, 60);
result = memcache-\>get('key');
unset($memcache);
echo $result;
?\>
备注：
如果是用yum安装的lamp，此文件所在的目录在/var/www/html
访问测试：[http://192.168.10.103/test2.php](http://192.168.10.103/test.php "http://192.168.10.103/test2.php")
##### Memcached 数据库操作与管理
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install telnet
\[root@memcache1 \~\]# telnet 127.0.0.1 11211
1：添加一条键值数据
add username 0 0 8
zhangsan
STORED
备注：
表示键值名为 username，
标记位表示自定义信息为 0，
过期时间为 0（永不过期，单位为秒）
字节数为 8；
zhangsan 为值，这里需要注意输入长度为8 字节，与设定值符合
2：查询键值数据
get username
VALUE username 0 8
zhangsan
END
gets username
VALUE username 0 8 2
zhangsan
END
备注：
get 后跟键名。如果检查最近是否更新，可以使用 gets，最后一位显示的是更新因子，每更新一次更新因子数会加一
3：更新一条键值数据
set username 0 0 4
lisi
STORED
get username
VALUE username 0 4
everything
END
gets username
VALUE username 0 4 4
lisi
END
4：清除一条缓存数据
delete username
DELETED
get username
END
5：检查后更新 check and set
add username 0 0 8
zhangsan
STORED
gets username
VALUE username 0 8 7
zhangsan
END
cas username 0 0 8 1 ##注意，因为更新因子和gets得到的不一致，这个语句的更新会失败
lodging
EXISTS
cas username 0 0 8 7
zhangsai
STORED
gets username
VALUE username 0 7 8
lodging
END
备注：
cas命令的最后一个数字是更新因子，如果gets获取到的更新因子和cas命令提供的更新因子一致，则更新改数据，否则不会更新，会提示exists
cas命令的第三个数字是要更新的数据的字节数，和接下来输入进去的字符串的字节数要一致，否则会报错
6：追加数据
append username 0 0 8 //后追加 8 字节
zhangsan
STORED
get username
VALUE username 0 14
lodgingzhangsan
END
7：清除所有缓存数据
flush_all
OK
8：查看服务器统计信息
stats
stats items //返回所有键值对统计信息
stats cachedump 1 0 //返回指定存储空间的键值对
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
stats reset //清空统计数据
9：退出
quit
### 案例二
### Memcached 实现主主复制和高可用的方式
### Memcached 主主复制架构
Memcached 的复制功能支持多个 Memcached 之间相互复制（双向复制，主备都是可读可写的），可以解决 Memcached 的容灾问题。
###### 1：安装带有复制功能的 Memcached
（此步骤在两台memcache服务器上都执行）
（1）安装 Libevent
\[root@memcache1 \~\]# systemctl stop firewalld
\[root@memcache1 \~\]# setenforce 0
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install gcc\* psmisc
\[root@memcache1 \~\]# tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz
\[root@memcache1 \~\]# cd libevent-2.1.8-stable
\[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable\]# ./configure --prefix=/usr/local/libevent
\[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable\]# make \&\& make install
（2）安装memcached-1.2.8-repcached
\[root@memcache1 \~\]# tar zxvf memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz
\[root@memcache1 \~\]# cd memcached-1.2.8-repcached-2.2
\[root@Memcached1 memcached-1.2.8-repcached-2.2\]# *\*./configure \**
*\*--prefix=/usr/local/memcached_replication \**
*\*--enable-replication \**
**--with-libevent=/usr/local/libevent**
\[root@memcache1 memcached-1.2.8-repcached-2.2\]# vim memcached.c
#找到如下几行（在55行--60行）：
/\* FreeBSD 4.x doesn't have IOV_MAX exposed. \*/
#ifndef IOV_MAX
#if defined(**FreeBSD** ) \|\| defined(**APPLE**)
# define IOV_MAX 1024
#endif
#endif
#修改成如下所示：（删掉上面红色的两行）
/\* FreeBSD 4.x doesn't have IOV_MAX exposed. \*/
#ifndef IOV_MAX
# define IOV_MAX 1024
#endif
\[root@memcache1 memcached-1.2.8-repcached-2.2\]# make \&\& make install
###### **2** ：启动**Memcached** **服务**
（1）在memcache1上启动
\[root@memcache1 \~\]# ln -s /usr/local/libevent/lib/libevent-2.1.so.6 /usr/lib64/
\[root@Memcached1 \~\]# **/usr/local/memcached_replication/bin/memcached -d -u root -m 128 -x 192.168.10.102**
注意：
启动时要指向对端
-d：守护进程方式启动
-u：指定用户
-x：指定对端服务器的地址
-m：最大的内存使用单位是MB 默认是64MB
（2）在memcache2上启动
\[root@memcache1 \~\]# ln -s /usr/local/libevent/lib/libevent-2.1.so.6 /usr/lib64/
\[root@Memcached1 \~\]# **/usr/local/memcached_replication/bin/memcached -d -u root -m 128 -x 192.168.10.101**
备注：
-x 对方IP
-p \ 监听的TCP端口(默认: 11211) -U \ UDP监听端口 (默认: 11211, 0 时关闭) -d 以守护进程方式运行 -u \ 运行运行 [Memcached](https://so.csdn.net/so/search?q=Memcached&spm=1001.2101.3001.7020 "Memcached")的账户 非root用户 -m \ 最大的内存使用单位是MB 默认是64MB -c \ 软连接数量默认是1024 -v 输出警告和错误信息 -vv 打印客户端的请求和返回信息 -h 打印帮助信息 -i 打印memcached和libevent的版权信息 -l \ 绑定地址 (默认:所有都允许,无论内外网或者本机更换IP，有安全隐患，若设置为127.0.0.1就只能本机访问) -P \ 将PID写入文件\，这样可以使得后边进行快速进程终止, 需要与 -d 一起使用
（3）在两台服务器上检查进程
\[root@memcache1 \~\]# netstat -antp \|grep memcached
tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:\* LISTEN 52646memcached
tcp 0 0 192.168.10.101:11212 192.168.10.102:38298 ESTABLISHED 52646memcached
tcp6 0 0 :::11211 :::\* LISTEN 52646memcached
\[root@memcache2 \~\]# netstat -antp \|grep memcached
tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:\* LISTEN 29976memcached
tcp 0 0 192.168.10.102:38298 192.168.10.101:11212 ESTABLISHED 29976memcached
tcp6 0 0 :::11211 :::\* LISTEN 29976memcached
###### 3：使用 telnet 进行简单验证复制功能
（1）在 Memcached1 上插入一条具有特点的键值
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install telnet
\[root@memcache1 \~\]# telnet 192.168.10.102 11211
set username 0 0 8 #自定义信息+永不过期+8个字节
12345678
STORED
get username
VALUE username 0 8
12345678
END
quit
（2）在 Memcached2 上进行查看刚刚插入的键值
\[root@memcache2 \~\]# yum -y install telnet
\[root@memcache2 \~\]# telnet 192.168.10.102 11211
get username
VALUE username 0 8
12345678
END
gets username
VALUE username 0 8 1 #1代表更新因子，
12345678
END
cas username 0 0 8 1 #自定义信息+永不过期+8个字节+更新因子（要与gets得到的一致）
zhangsan
STORED
（3）在 Memcached1 上查看复制的情况
\[root@localhost \~\]# telnet 192.168.10.101 11211
Trying 192.168.10.101...
Connected to 192.168.10.101.
Escape character is '\^\]'.
get username
VALUE username 0 8
zhangsan
END
###### Memcached 主主复制+Keepalived 高可用架构
1：**安装配置** **keepalived**（两台主机都安装）
\[root@memcache1 \~\]# yum -y install keepalived
（1）配置主 keepalived
\[root@memcache1 \~\]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 192.168.200.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_01
vrrp_skip_check_adv_addr
#vrrp_strict
vrrp_garp_interval 0
vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_script check_down { ##定义要执行的脚本
script "/etc/keepalived/memcached.sh" ##脚本路径和名称
interval 1 ##间隔1秒执行一次
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP ##master角色不能设置nopreempt，所以此处要设置为BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 100 ##从主机的优先级要小于此数字
advert_int 1
nopreempt ##添加，此语句关闭了抢占功能，从主机不需要
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.10.100
}
track_script { ##调用前面的脚本
check_down
}
}
备注：
vrrp_strict：严格遵守VRRP协议,禁止以下状况:1.无VIP地址 2.配置了单播邻居 3.在VRRP版本2中有IPv6地址，开启动此项会自动开启iptables防火墙规则，建议关闭此项配置
\[root@memcached1 keepalived\]# vim /etc/keepalived/memcached.sh
#!/bin/bash
#
if \[ $(ps -C memcached --no-header \| wc -l) -eq 0 \]; then
systemctl stop keepalived
fi
\[root@memcached1 keepalived\]# chmod +x /etc/keepalived/memcached.sh
（2）配置从keepalived
\[root@memcache2 \~\]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 192.168.200.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_02
vrrp_skip_check_adv_addr
#vrrp_strict
vrrp_garp_interval 0
vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_script check_down { ##定义要执行的脚本
script "/etc/keepalived/memcached.sh" ##脚本路径和名称
interval 1 ##间隔1秒执行一次
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 99 ##从主机的优先级要小于此数字
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.10.100
}
track_script { ##调用前面的脚本
check_down
}
}
\[root@memcached2 keepalived\]# vim /etc/keepalived/memcached.sh
#!/bin/bash
#
if \[ $(ps -C memcached --no-header \| wc -l) -eq 0 \]; then
systemctl stop keepalived
fi
\[root@memcached2 keepalived\]# chmod +x /etc/keepalived/memcached.sh
备注：
vrrp_strict ＃严格遵守VRRP协vim议
这将禁止VIPs unicast peers (虚拟IP单播对等体)，这样会使得这个VIP无法进行单播通信
2：**测试验证**
（1）在两台服务器上启动keepalived
\[root@Memcached1 \~\]# **systemctl start keepalived**
\[root@memcached2 \~\]# **systemctl start keepalived**
（2）在客户端修改缓存服务器地址
\[root@memcached-api \~\]# vim /usr/local/httpd/htdocs/test3.php
\addServer('192.168.10.100', 11211);
$memcache-\>set('key', 'Memcache test successful!', 0, 60);
result = memcache-\>get('key');
unset($memcache);
echo $result;
?\>
注意：
如果是yum安装的httpd，次此文件在/var/www/html目录下
（3）浏览器访问测试
备注：
pkill memcached
检查当前主机的memceched进程和keepalived进程，
关闭memcached后，该主机的keepalived也会被脚本关闭，于是VIP就漂移到了另一台主机，待此主机修好后，把memcached和keepalived开启，由于设置了不抢占，VIP不会抢占回来，但是把第二台主机的memcached关闭后，第二台主机的keepalived也会关闭，于是VIP就漂移回了第一台主机。完成故障的转移。