PHP内存缓存技术memcached详解

一、memcached 简介
在很多场合，我们都会听到 memcached 这个名字，但很多同学只是听过，并没有用过或实际了解过，只知道它是一个很不错的东东。这里简单介绍一下，memcached 是高效、快速的分布式内存对象缓存系统，主要用于加速 WEB 动态应用程序。
二、memcached 安装
首先是下载 memcached 了，目前最新版本是 1.1.12，直接从官方网站即可下载到 memcached-1.1.12.tar.gz。除此之外，memcached 用到了 libevent，我下载的是 libevent-1.1a.tar.gz。
接下来是分别将 libevent-1.1a.tar.gz 和 memcached-1.1.12.tar.gz 解开包、编译、安装：

# tar -xzf libevent-1.1a.tar.gz  # cd libevent-1.1a  # ./configure --prefix=/usr  # make  # make install  # cd ..  # tar -xzf memcached-1.1.12.tar.gz  # cd memcached-1.1.12  # ./configure --prefix=/usr  # make  # make install

安装完成之后，memcached 应该在 /usr/bin/memcached。
三、运行 memcached 守护程序
运行 memcached 守护程序很简单，只需一个命令行即可，不需要修改任何配置文件（也没有配置文件给你修改）：

/usr/bin/memcached -d -m 128 -l 192.168.1.1 -p 11211 -u httpd

参数解释：

-d 以守护程序（daemon）方式运行 memcached；  -m 设置 memcached 可以使用的内存大小，单位为 M；  -l 设置监听的 IP 地址，如果是本机的话，通常可以不设置此参数；  -p 设置监听的端口，默认为 11211，所以也可以不设置此参数；  -u 指定用户，如果当前为 root 的话，需要使用此参数指定用户。

当然，还有其它参数可以用，man memcached 一下就可以看到了。
 
四、memcached 的工作原理
首先 memcached 是以守护程序方式运行于一个或多个服务器中，随时接受客户端的连接操作，客户端可以由各种语言编写，目前已知的客户端 API 包括 Perl/PHP/Python/Ruby/Java/C#/C 等等。PHP 等客户端在与 memcached 服务建立连接之后，接下来的事情就是存取对象了，每个被存取的对象都有一个唯一的标识符 key，存取操作均通过这个 key 进行，保存到 memcached 中的对象实际上是放置内存中的，并不是保存在 cache 文件中的，这也是为什么 memcached 能够如此高效快速的原因。注意，这些对象并不是持久的，服务停止之后，里边的数据就会丢失。

五、PHP 如何作为 memcached 客户端
有两种方法可以使 PHP 作为 memcached 客户端，调用 memcached 的服务进行对象存取操作。
第一种，PHP 有一个叫做 memcache 的扩展，Linux 下编译时需要带上 –enable-memcache[=DIR] 选项，Window 下则在 php.ini 中去掉 php_memcache.dll 前边的注释符，使其可用。
除此之外，还有一种方法，可以避开扩展、重新编译所带来的麻烦，那就是直接使用 php-memcached-client。
本文选用第二种方式，虽然效率会比扩展库稍差一些，但问题不大。
 
六、PHP memcached 应用示例
首先 下载 memcached-client.php，在下载了 memcached-client.php 之后，就可以通过这个文件中的类“memcached”对 memcached 服务进行操作了。其实代码调用非常简单，主要会用到的方法有 add()、get()、replace() 和 delete()，方法说明如下：
add ($key, $val, $exp = 0)
往 memcached 中写入对象，$key 是对象的唯一标识符，$val 是写入的对象数据，$exp 为过期时间，单位为秒，默认为不限时间；
get ($key)
从 memcached 中获取对象数据，通过对象的唯一标识符 $key 获取；
replace ($key, $value, $exp=0)
使用 $value 替换 memcached 中标识符为 $key 的对象内容，参数与 add() 方法一样，只有 $key 对象存在的情况下才会起作用；
delete ($key, $time = 0)
删除 memcached 中标识符为 $key 的对象，$time 为可选参数，表示删除之前需要等待多长时间。
下面是一段简单的测试代码，代码中对标识符为 "mykey" 的对象数据进行存取操作：

//  包含 memcached 类文件  require_once("memcached-client.php");  //  选项设置  $options = array(      //memcached 服务的地址、端口，可用多个数组元素表示多个 memcached 服务     "servers" => array("192.168.1.1:11211"),       "debug" => true,  //是否打开 debug      "compress_threshold" => 10240,  //超过多少字节的数据时进行压缩      "persistant" => false  //是否使用持久连接      );  //  创建 memcached 对象实例  $mc = new memcached($options);  //  设置此脚本使用的唯一标识符  $key = "mykey";  //  往 memcached 中写入对象  $mc->add($key, "some random strings");  $val = $mc->get($key);  echo "n".str_pad("$mc->add() ", 60, "_")."n";  var_dump($val);  //  替换已写入的对象数据值  $mc->replace($key, array("some"=>"haha", "array"=>"xxx"));  $val = $mc->get($key);  echo "n".str_pad("$mc->replace() ", 60, "_")."n";  var_dump($val);  //  删除 memcached 中的对象  $mc->delete($key);  $val = $mc->get($key);  echo "n".str_pad("$mc->delete() ", 60, "_")."n";  var_dump($val);  ?>

是不是很简单，在实际应用中，通常会把数据库查询的结果集保存到 memcached 中，下次访问时直接从 memcached 中获取，而不再做数据库查询操作，这样可以在很大程度上减轻数据库的负担。通常会将 SQL 语句 md5() 之后的值作为唯一标识符 key。下边是一个利用 memcached 来缓存数据库查询结果集的示例（此代码片段紧接上边的示例代码）：

$sql = "SELECT * FROM users";  $key = md5($sql);   //memcached 对象标识符  {      //  在 memcached 中未获取到缓存数据，则使用数据库查询获取记录集。      echo "n".str_pad("Read datas from MySQL.", 60, "_")."n";      $conn = mysql_connect("localhost", "test", "test");      mysql_select_db("test");      $result = mysql_query($sql);      while ($row = mysql_fetch_object($result))          $datas[] = $row;      //  将数据库中获取到的结果集数据保存到 memcached 中，以供下次访问时使用。      $mc->add($key, $datas);  {      echo "n".str_pad("Read datas from memcached.", 60, "_")."n";  }  var_dump($datas);  ?>

可以看出，使用 memcached 之后，可以减少数据库连接、查询操作，数据库负载下来了，脚本的运行速度也提高了。
之前我曾经写过一篇名为《PHP 实现多服务器共享 SESSION 数据》文章，文中的 SESSION 是使用数据库保存的，在并发访问量大的时候，服务器的负载会很大，经常会超出 MySQL 最大连接数，利用 memcached，我们可以很好地解决这个问题，工作原理如下：
用户访问网页时，查看 memcached 中是否有当前用户的 SESSION 数据，使用 session_id() 作为唯一标识符；如果数据存在，则直接返回，如果不存在，再进行数据库连接，获取 SESSION 数据，并将此数据保存到 memcached 中，供下次使用； 
当前的 PHP 运行结束（或使用了 session_write_close()）时，会调用 My_Sess::write() 方法，将数据写入数据库，这样的话，每次仍然会有数据库操作，对于这个方法，也需要进行优化。使用一个全局变量，记录用户进入页面时的 SESSION 数据，然后在 write() 方法内比较此数据与想要写入的 SESSION 数据是否相同，不同才进行数据库连接、写入数据库，同时将 memcached 中对应的对象删除，如果相同的话，则表示 SESSION 数据未改变，那么就可以不做任何操作，直接返回了； 
那么用户 SESSION 过期时间怎么解决呢？记得 memcached 的 add() 方法有个过期时间参数 $exp 吗？把这个参数值设置成小于 SESSION 最大存活时间即可。另外别忘了给那些一直在线的用户延续 SESSION 时长，这个可以在 write() 方法中解决，通过判断时间，符合条件则更新数据库数据。