php面试题 memcache和redis的区别
Redis与Memcached的区别
传统MySQL+ Memcached架构遇到的问题
实际MySQL是适合进行海量数据存储的,通过Memcached将热点数据加载到cache,加速访问,很多公司都曾经使用过这样的架构,但随着业务数据量的不断增加,和访问量的持续增长,我们遇到了很多问题:
1MySQL需要不断进行拆库拆表,Memcached也需不断跟着扩容,扩容和维护工作占据大量开发时间。
2Memcached与MySQL数据库数据一致性问题。
3Memcached数据命中率低或down机,大量访问直接穿透到DB,MySQL无法支撑。
4跨机房cache同步问题。
众多NoSQL百花齐放,如何选择
最近几年,业界不断涌现出很多各种各样的NoSQL产品,那么如何才能正确地使用好这些产品,最大化地发挥其长处,是我们需要深入研究和思考的
问题,实际归根结底最重要的是了解这些产品的定位,并且了解到每款产品的tradeoffs,在实际应用中做到扬长避短,总体上这些NoSQL主要用于解
决以下几种问题
1少量数据存储,高速读写访问。此类产品通过数据全部in-momery 的方式来保证高速访问,同时提供数据落地的功能,实际这正是Redis最主要的适用场景。
2海量数据存储,分布式系统支持,数据一致性保证,方便的集群节点添加/删除。
3这方面最具代表性的是dynamo和bigtable 2篇论文所阐述的思路。前者是一个完全无中心的设计,节点之间通过gossip方式传递集群信息,数据保证最终一致性,后者是一个中心化的方案设计,通过类似一个分布式锁服务来保证强一致性,数据写入先写内存和redo log,然后定期compat归并到磁盘上,将随机写优化为顺序写,提高写入性能。
4Schema free,auto-sharding等。比如目前常见的一些文档数据库都是支持schema-free的,直接存储json格式数据,并且支持auto-sharding等功能,比如mongodb。
面对这些不同类型的NoSQL产品,我们需要根据我们的业务场景选择最合适的产品。
Redis适用场景,如何正确的使用
前面已经分析过,Redis最适合所有数据in-momory的场景,虽然Redis也提供持久化功能,但实际更多的是一个disk-
backed的功能,跟传统意义上的持久化有比较大的差别,那么可能大家就会有疑问,似乎Redis更像一个加强版的Memcached,那么何时使用
Memcached,何时使用Redis呢
如果简单地比较Redis与Memcached的区别,大多数都会得到以下观点:
1 Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据,同时还提供list,set,zset,hash等数据结构的存储。
2 Redis支持数据的备份,即master-slave模式的数据备份。
3 Redis支持数据的持久化,可以将内存中的数据保持在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用。
抛开这些,可以深入到Redis内部构造去观察更加本质的区别,理解Redis的设计。
在
Redis中,并不是所有的数据都一直存储在内存中的。这是和Memcached相比一个最大的区别。Redis只会缓存所有的
key的信息,如果Redis发现内存的使用量超过了某一个阀值,将触发swap的操作,Redis根据“swappability =
agelog(size_in_memory)”计
算出哪些key对应的value需要swap到磁盘。然后再将这些key对应的value持久化到磁盘中,同时在内存中清除。这种特性使得Redis可以
保持超过其机器本身内存大小的数据。当然,机器本身的内存必须要能够保持所有的key,毕竟这些数据是不会进行swap操作的。同时由于Redis将内存
中的数据swap到磁盘中的时候,提供服务的主线程和进行swap操作的子线程会共享这部分内存,所以如果更新需要swap的数据,Redis将阻塞这个
操作,直到子线程完成swap操作后才可以进行修改。
使用Redis特有内存模型前后的情况对比:
VM off: 300k keys, 4096 bytes values: 13G used
VM on: 300k keys, 4096 bytes values: 73M used
VM off: 1 million keys, 256 bytes values: 43012M used
VM on: 1 million keys, 256 bytes values: 16009M used
VM on: 1 million keys, values as large as you want, still: 16009M used
当
从Redis中读取数据的时候,如果读取的key对应的value不在内存中,那么Redis就需要从swap文件中加载相应数据,然后再返回给请求方。
这里就存在一个I/O线程池的问题。在默认的情况下,Redis会出现阻塞,即完成所有的swap文件加载后才会相应。这种策略在客户端的数量较小,进行
批量操作的时候比较合适。但是如果将Redis应用在一个大型的网站应用程序中,这显然是无法满足大并发的情况的。所以Redis运行我们设置I/O线程
池的大小,对需要从swap文件中加载相应数据的读取请求进行并发操作,减少阻塞的时间。
如果希望在海量数据的环境中使用好Redis,我相信理解Redis的内存设计和阻塞的情况是不可缺少的。
补充的知识点:
memcached和redis的比较
1 网络IO模型
Memcached是多线程,非阻塞IO复用的网络模型,分为监听主线程和worker子线程,监听线程监听网络连接,接受请求后,将连接描述
字pipe 传递给worker线程,进行读写IO, 网络层使用libevent封装的事件库,多线程模型可以发挥多核作用,但是引入了cache
coherency和锁的问题,比如,Memcached最常用的stats
命令,实际Memcached所有操作都要对这个全局变量加锁,进行计数等工作,带来了性能损耗。
(Memcached网络IO模型)
Redis使用单线程的IO复用模型,自己封装了一个简单的AeEvent事件处理框架,主要实现了epoll、kqueue和select,
对于单纯只有IO操作来说,单线程可以将速度优势发挥到最大,但是Redis也提供了一些简单的计算功能,比如排序、聚合等,对于这些操作,单线程模型实
际会严重影响整体吞吐量,CPU计算过程中,整个IO调度都是被阻塞住的。
2内存管理方面
Memcached使用预分配的内存池的方式,使用slab和大小不同的chunk来管理内存,Item根据大小选择合适的chunk存储,内
存池的方式可以省去申请/释放内存的开销,并且能减小内存碎片产生,但这种方式也会带来一定程度上的空间浪费,并且在内存仍然有很大空间时,新的数据也可
能会被剔除,原因可以参考Timyang的文章:http://timyangnet/data/Memcached-lru-evictions/
Redis使用现场申请内存的方式来存储数据,并且很少使用free-list等方式来优化内存分配,会在一定程度上存在内存碎片,Redis
跟据存储命令参数,会把带过期时间的数据单独存放在一起,并把它们称为临时数据,非临时数据是永远不会被剔除的,即便物理内存不够,导致swap也不会剔
除任何非临时数据(但会尝试剔除部分临时数据),这点上Redis更适合作为存储而不是cache。
3数据一致性问题
Memcached提供了cas命令,可以保证多个并发访问操作同一份数据的一致性问题。 Redis没有提供cas 命令,并不能保证这点,不过Redis提供了事务的功能,可以保证一串 命令的原子性,中间不会被任何操作打断。
4存储方式及其它方面
Memcached基本只支持简单的key-value存储,不支持枚举,不支持持久化和复制等功能
Redis除key/value之外,还支持list,set,sorted set,hash等众多数据结构,提供了KEYS
进行枚举操作,但不能在线上使用,如果需要枚举线上数据,Redis提供了工具可以直接扫描其dump文件,枚举出所有数据,Redis还同时提供了持久化和复制等功能。
5关于不同语言的客户端支持
在不同语言的客户端方面,Memcached和Redis都有丰富的第三方客户端可供选择,不过因为Memcached发展的时间更久一些,目
前看在客户端支持方面,Memcached的很多客户端更加成熟稳定,而Redis由于其协议本身就比Memcached复杂,加上作者不断增加新的功能
等,对应第三方客户端跟进速度可能会赶不上,有时可能需要自己在第三方客户端基础上做些修改才能更好的使用。
根据以上比较不难看出,当我们不希望数据被踢出,或者需要除key/value之外的更多数据类型时,或者需要落地功能时,使用Redis比使用Memcached更合适。
关于Redis的一些周边功能
Redis除了作为存储之外还提供了一些其它方面的功能,比如聚合计算、pubsub、scripting等,对于此类功能需要了解其实现原
理,清楚地了解到它的局限性后,才能正确的使用,比如pubsub功能,这个实际是没有任何持久化支持的,消费方连接闪断或重连之间过来的消息是会全部丢
失的,又比如聚合计算和scripting等功能受Redis单线程模型所限,是不可能达到很高的吞吐量的,需要谨慎使用。
总的来说Redis作者是一位非常勤奋的开发者,可以经常看到作者在尝试着各种不同的新鲜想法和思路,针对这些方面的功能就要求我们需要深入了解后再使用。
总结:
1Redis使用最佳方式是全部数据in-memory。
2Redis更多场景是作为Memcached的替代者来使用。
3当需要除key/value之外的更多数据类型支持时,使用Redis更合适。
4当存储的数据不能被剔除时,使用Redis更合适。
谈谈Memcached与Redis(一)
1 Memcached简介
Memcached是以LiveJurnal旗下Danga Interactive公司的Bard
Fitzpatric为首开发的高性能分布式内存缓存服务器。其本质上就是一个内存key-value数据库,但是不支持数据的持久化,服务器关闭之后数
据全部丢失。Memcached使用C语言开发,在大多数像Linux、BSD和Solaris等POSIX系统上,只要安装了libevent即可使
用。在Windows下,它也有一个可用的非官方版本(http://codejellycancom/memcached/)。Memcached
的客户端软件实现非常多,包括C/C++, PHP, Java, Python, Ruby, Perl, Erlang,
Lua等。当前Memcached使用广泛,除了LiveJournal以外还有Wikipedia、Flickr、Twitter、Youtube和
WordPress等。
在Window系统下,Memcached的安装非常方便,只需从以上给出的地址下载可执行软件然后运行memcachedexe –d
install即可完成安装。在Linux等系统下,我们首先需要安装libevent,然后从获取源码,make && make
install即可。默认情况下,Memcached的服务器启动程序会安装到/usr/local/bin目录下。在启动Memcached时,我们可
以为其配置不同的启动参数。
11 Memcache配置
Memcached服务器在启动时需要对关键的参数进行配置,下面我们就看一看Memcached在启动时需要设定哪些关键参数以及这些参数的作用。
1)-p <num> Memcached的TCP监听端口,缺省配置为11211;
2)-U <num> Memcached的UDP监听端口,缺省配置为11211,为0时表示关闭UDP监听;
3)-s <file> Memcached监听的UNIX套接字路径;
4)-a <mask> 访问UNIX套接字的八进制掩码,缺省配置为0700;
5)-l <addr> 监听的服务器IP地址,默认为所有网卡;
6)-d 为Memcached服务器启动守护进程;
7)-r 最大core文件大小;
8)-u <username> 运行Memcached的用户,如果当前为root的话需要使用此参数指定用户;
9)-m <num> 分配给Memcached使用的内存数量,单位是MB;
10)-M 指示Memcached在内存用光的时候返回错误而不是使用LRU算法移除数据记录;
11)-c <num> 最大并发连数,缺省配置为1024;
12)-v –vv –vvv 设定服务器端打印的消息的详细程度,其中-v仅打印错误和警告信息,-vv在-v的基础上还会打印客户端的命令和相应,-vvv在-vv的基础上还会打印内存状态转换信息;
13)-f <factor> 用于设置chunk大小的递增因子;
14)-n <bytes> 最小的chunk大小,缺省配置为48个字节;
15)-t <num> Memcached服务器使用的线程数,缺省配置为4个;
16)-L 尝试使用大内存页;
17)-R 每个事件的最大请求数,缺省配置为20个;
18)-C 禁用CAS,CAS模式会带来8个字节的冗余;
2 Redis简介
Redis是一个开源的key-value存储系统。与Memcached类似,Redis将大部分数据存储在内存中,支持的数据类型包括:字
符串、哈希表、链表、集合、有序集合以及基于这些数据类型的相关操作。Redis使用C语言开发,在大多数像Linux、BSD和Solaris等
POSIX系统上无需任何外部依赖就可以使用。Redis支持的客户端语言也非常丰富,常用的计算机语言如C、C#、C++、Object-C、PHP、
Python、Java、Perl、Lua、Erlang等均有可用的客户端来访问Redis服务器。当前Redis的应用已经非常广泛,国内像新浪、淘
宝,国外像Flickr、Github等均在使用Redis的缓存服务。
Redis的安装非常方便,只需从http://redisio/download获取源码,然后make && make
install即可。默认情况下,Redis的服务器启动程序和客户端程序会安装到/usr/local/bin目录下。在启动Redis服务器时,我们
需要为其指定一个配置文件,缺省情况下配置文件在Redis的源码目录下,文件名为redisconf。
$mem = new Memcache;
$mem -> connect('localhost', 11211);
$key="mysum";
$sum = $mem->get($key);
if(empty($sum)) {
include_once("connectphp");
$stmt = $pdo -> prepare("select from pic8 where toid= order by ptime ");
$stmt -> setFetchMode(PDO::FETCH_ASSOC);
$stmt -> execute(array(5));
while($row=$stmt -> fetch()){
$a= " <li> "
" <div class=\"title\"><a href=\" $pic_href\"> $pic_dm </a></div>"
" <div class=\"img\"><a href=\" $pic_href\"><img src=\"/shop/$pic_url\" alt=\" $pic_dm \" /></a></div>"
" </li> "
"";
$sum=$sum$a;}
$mem -> add($key,$sum,MEMCACHE_COMPRESSED,10);
echo"这是第一次访问从数据库取数据放入内存中!<br>"; }
echo $sum;
php实现memcache缓存示例讲解
共享内存是一种在相同机器中的应用程序之间交换数据的有效方式,本文说的是php实现memcache缓存示例,大家参考使用吧
概述
共享内存是一种在相同机器中的应用程序之间交换数据的有效方式。一个进程可创建一个可供其他进程访问的内存段,只要它分配了正确的权限。每个内存段拥有一个惟一的 ID(称为 shmid),这个 ID 指向一个物理内存区域,其他进程可在该区域操作它。创建并提供了合适的权限之后,同一台机器中的其他进程就可以操作这些内存段:读取、写入和删除。
这表明使用 C 语言编写的应用程序可与使用其他语言(比如 Java 或 PHP)编写的应用程序共享信息。它们都可以共享信息,只要它们可访问和理解该信息。共享内存在针对大部分语言的实现中得到了广泛使用,所以访问应该不是问题。要理解信息,我们可以使用一种标准格式,比如 XML 或 JSON。
共享内存的使用是一种在进程之间交换数据的快速方法,主要因为在创建内存段之后传递数据,不会涉及内核。这种方法常常称为进程间通信 (IPC)。其他 IPC 方法包括管道、消息队列、RPC 和套接字。当使用需要彼此通信的应用程序的生态系统时,这种在应用程序之间快速、可靠地交换数据的能力非常有用。取决于生态系统的大小,使用数据库在应用程序之间交换信息的常用方法常常会导致查询缓慢,甚至 I/O 阻塞。使用共享内存,没有 I/O 会减缓开发人员的进度。
本文的提议非常简单,学习如何使用 PHP 创建和操作共享内存段,使用它们存储可供其他应用程序使用的数据集。即使没有使用共享内存交换数据的计划,它本身也在许多好处,因为它使应用程序能够远离 I/O 问题。将数据集直接存储在内存中具有诸多优势,从 Web 服务数据缓存到会话共享。它是一个非常有用的概念,每个 PHP 开发人员都应该知道。
共享内存和 PHP
PHP 拥有丰富的可用扩展,共享内存也一样。使用一些共享的函数,无需安装任何扩展,开发人员就能够轻松操作内存段。
创建内存段
共享内存函数类似于文件操作函数,但无需处理一个流,您将处理一个共享内存访问 ID。第一个示例就是 shmop_open 函数,它允许您打开一个现有的内存段或创建一个新内存段。此函数非常类似于经典的 fopen 函数,后者打开用于文件操作的流,返回一个资源供其他希望读取或写入该打开的流的函数使用。让我们看看清单 1 中的 shmop_open。
清单 1 shmop_open 函数
复制代码代码如下:
<php
$systemid = 864; // System ID for the shared memory segment
$mode = “c”; // Access mode
$permissions = 0755; // Permissions for the shared memory segment
$size = 1024; // Size, in bytes, of the segment
$shmid = shmop_open($systemid, $mode, $permissions, $size);
>
该函数中出现的第一个事物是系统 ID 参数。这是标识系统中的共享内存段的数字。第二个参数是访问模式,它非常类似于 fopen 函数的访问模式。您可以在 4 种不同的模式下访问一个内存段:
模式 “a”,它允许您访问只读内存段
模式 “w”,它允许您访问可读写的内存段
模式 “c”,它创建一个新内存段,或者如果该内存段已存在,尝试打开它进行读写
模式 “n”,它创建一个新内存段,如果该内存段已存在,则会失败
第三个参数是内存段的权限。您必须在这里提供一个八进制值。
第四个参数提供内存段大小,以字节为单位。在写入一个内存段之前,您必须在它之上分配适当的字节数。
请注意,此函数返回一个 ID 编号,其他函数可使用该 ID 编号操作该共享内存段。这个 ID 是共享内存访问 ID,与系统 ID 不同,它以参数的形式传递。请注意不要混淆这两者。如果失败,shmop_open 将返回 FALSE。
向内存段写入数据
使用 shmop_write 函数向共享内存块写入数据。此函数的使用很简单,它仅接受 3 个参数,如清单 2 所示。
清单 2 使用 shmop_write 向共享内存块写入数据
复制代码代码如下:
<php
$shmid = shmop_open(864, 'c', 0755, 1024);
shmop_write($shmid, “Hello World!”, 0);
>
这个函数类似于 fwrite 函数,后者有两个参数:打开的流资源(由 fopen 返回)和您希望写入的数据。shmop_write 函数也执行此任务。
第一个参数是 shmop_open 返回的 ID,它识别您操作的共享内存块。第二个参数是您希望存储的数据,最后的第三个参数是您希望开始写入的位置。默认情况下,我们始终使用 0 来表示开始写入的位置。请注意,此函数在失败时会返回 FALSE,在成功时会返回写入的字节数。
从内存段读取数据
从共享内存段读取数据很简单。您只需要一个打开的内存段和 shmop_read 函数。此函数接受一些参数,工作原理类似于 fread。参见清单 3,读取一个 PHP 文件的内容。
清单 3 使用 shmop_read 读取一个文件的内容
复制代码代码如下:
<php
$stream = fopen(‘filetxt', 'r+’);
fwrite($stream, “Hello World!”);
echo fread($stream, 11);
>
读取共享内存段的内容的过程与此类似,如清单 4 所示:
清单 4 读取共享内存段的内容
复制代码代码如下:
<php
$shmid = shmop_open(864, 'c', 0755, 1024);
shmop_write($shmid, “Hello World!”, 0);
echo shmop_read($shmid, 0, 11);
>
请留意这里的参数。shmop_read 函数将接受 shmop_open 返回的 ID,我们已知道它,不过它还接受另外两个参数。第二个参数是您希望从内存段读取的位置,而第三个是您希望读取的字节数。第二个参数可以始终为 0,表示数据的开头,但第三个参数可能存在问题,因为我们不知道我们希望读取多少字节。
这非常类似于我们在 fread 函数中的行为,该函数接受两个参数:打开的流资源(由 fopen 返回)和您希望从该流读取的字节数。使用filesize 函数(它返回一个文件中的字节数)来完整地读取它。
幸运的是,当使用共享内存段时,shmop_size 函数返回一个内存段的大小(以字节为单位),类似于 filesize 函数。参见清单 5。
清单 5 shmop_size 函数返回内存段大小,以字节为单位
复制代码代码如下:
<php
$shmid = shmop_open(864, 'c', 0755, 1024);
shmop_write($shmid, “Hello World!”, 0);
$size = shmop_size($shmid);
echo shmop_read($shmid, 0, $size);
>
回页首
删除内存段
我们学习了如何打开、写入和读取共享内存段。要完成我们的 CRUD 类,我们还需要学习如何删除内存段。该任务可使用 shmop_delete 函数轻松完成,该函数仅接受一个参数:我们希望删除的共享内存 ID。
清单 6 shmop_delete 标记要删除的内存段
复制代码代码如下:
<php
$shmid = shmop_open(864, 'c', 0755, 1024);
shmop_write($shmid, “Hello World!”, 0);
shmop_delete($shmid);
>
这不会实际删除该内存段。它将该内存段标记为删除,因为共享内存段在有其他进程正在使用它时无法被删除。shmop_delete 函数将该内存段标记为删除,阻止任何其他进程打开它。要删除它,我们需要关闭该内存段。
关闭内存段
打开一个共享内存段会 “附加” 到它。附加该内存段之后,我们可在其中进行读取和写入,但完成操作后,我们必须从它解除。这使用清单 7 中的 shmop_close 函数来完成。
这非常类似于处理文件时的 fclose 函数。打开包含一个文件的流并在其中读取或写入数据后,我们必须关闭它,否则将发生锁定。
清单 7 使用 shmop_close 与一个内存段分开
复制代码代码如下:
<php
$shmid = shmop_open(864, 'c', 0755, 1024);
shmop_write($shmid, “Hello World!”, 0);
shmop_delete($shmid);
shmop_close($shmid);
>
使用共享内存作为一个存储选项
有了共享内存和共享内存段上基本 CRUD 操作的基本知识,是时候应用此知识了。我们可以使用共享内存作为一种独特的存储选项,提供快速读/写操作和进程互操作性等优势。对于 Web 应用程序,这意味着:
缓存存储(数据库查询、Web 服务数据、外部数据)
会话存储
应用程序之间的数据交换
在继续之前,我想介绍一个名为 SimpleSHM 小型库。SimpleSHM 是一个较小的抽象层,用于使用 PHP 操作共享内存,支持以一种面向对象的方式轻松操作内存段。在编写使用共享内存进行存储的小型应用程序时,这个库可帮助创建非常简洁的代码。要了解 SimpleSHM,请访问GitHub 页面。
您可以使用 3 个方法进行处理:读、写和删除。从该类中简单地实例化一个对象,可以控制打开的共享内存段。清单 8 展示了基本用途。
清单 8 SimpleSHM 基本用途
复制代码代码如下:
<php
$memory = new SimpleSHM;
$memory->write(‘Sample’);
echo $memory->read();
>
请注意,这里没有为该类传递一个 ID。如果没有传递 ID,它将随机选择一个编号并打开该编号的新内存段。我们可以以参数的形式传递一个编号,供构造函数打开现有的内存段,或者创建一个具有特定 ID 的内存段,如清单 9 所示。
清单 9 打开一个特定的内存段
复制代码代码如下:
<php
$new = new SimpleSHM(897);
$new->write(‘Sample’);
echo $new->read();
>
神奇的方法 __destructor 负责在该内存段上调用 shmop_close 来取消设置对象,以与该内存段分离。我们将这称为 “SimpleSHM 101”。现在让我们将此方法用于更高级的用途:使用共享内存作为存储。存储数据集需要序列化,因为数组或对象无法存储在内存中。尽管这里使用了 JSON 来序列化,但任何其他方法(比如 XML 或内置的 PHP 序列化功能)也已足够。清单 10 给出了一个示例。
清单 10 使用共享内存作为存储
复制代码代码如下:
<php
require(‘SimpleSHMclassphp’);
$results = array(
'user' => 'John',
'password' => '123456',
'posts' => array(‘My name is John', 'My name is not John’)
);
$data = json_encode($results);
$memory = new SimpleSHM;
$memory->write($data);
$storedarray = json_decode($memory->read());
print_r($storedarray);
>
我们成功地将一个数组序列化为一个 JSON 字符串,将它存储在共享内存块中,从中读取数据,去序列化 JSON 字符串,并显示存储的数组。这看起来很简单,但请想象一下这个代码片段带来的可能性。您可以使用它存储 Web 服务请求、数据库查询或者甚至模板引擎缓存的结果。在内存中读取和写入将带来比在磁盘中读取和写入更高的性能。
使用此存储技术不仅对缓存有用,也对应用程序之间的数据交换也有用,只要数据以两端都可读的格式存储。不要低估共享内存在 Web 应用程序中的力量。可采用许多不同的方式来巧妙地实现这种存储,惟一的限制是开发人员的创造力和技能
0条评论