lnmp架构（四）——静态缓存之给php添加memcache（nginx+php+mysql+memcache）

一、什么是MemCache

memcache是一套分布式的高速缓存系统，目前被许多网站使用以提升网站的访问速度，尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著 ，这是一套开放源代码软件，以BSD license授权发布。

通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而提高了网站访问的速度，MemCaChe是一个存储键值对的HashMap，在内存中对任意的数据（比如字符串、对象等）所使用的key-value存储，数据可以来自数据库调用、API调用，或者页面渲染的结果。MemCache设计理念就是小而强大，它简单的设计促进了快速部署、易于开发并解决面对大规模的数据缓存的许多难题，而所开放的API使得MemCache能用于Java、C/C++/C#、Perl、Python、PHP、Ruby等大部分流行的程序语言。

MemCache访问模型

MemCache虽然被称为"分布式缓存"，但是MemCache本身完全不具备分布式的功能,MemCache集群之间不会相互通信. 与之形成对比的，比如JBoss Cache，某台服务器有缓存数据更新时，会通知集群中其他机器更新缓存或清除缓存数据.所谓的"分布式"，完全依赖于客户端程序的实现，就像上面这张图的流程一样

从上图，我们理出MemCache一次写缓存的流程：

1. 应用程序输入需要写缓存的数据
2. API将Key输入路由算法模块，路由算法根据Key和MemCache集群服务器列表得到一台服务器编号
3. 由服务器编号得到MemCache及其的ip地址和端口号
4. API调用通信模块和指定编号的服务器通信，将数据写入该服务器，完成一次分布式缓存的写操作、读缓存和写缓存一样，只要使用相同的路由算法和服务器列表，只要应用程序查询的是相同的Key，MemCache客户端总是访问相同的客户端去读取数据，只要服务器中还缓存着该数据，就能保证缓存命中

这种MemCache集群的方式也是从 分区容错性 的方面考虑的，假如Node2宕机了，那么Node2上面存储的数据都不可用了，此时由于集群中Node0和Node1还存在，下一次请求Node2中存储的Key值的时候，肯定是没有命中的，这时先从数据库中拿到要缓存的数据，然后路由算法模块根据Key值在Node0和Node1中选取一个节点，把对应的数据放进去，这样下一次就又可以走缓存了，这种集群的做法很好，但是缺点是成本比较大。

二、MemCache的工作流程

1. 客户端把请求先发送给代理服务器（一般是nginx）
2. 先检查客户端的请求数据是否在memcached（MemCached是MemCache服务器端可以执行文件的名称）中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作
3. 如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现）
4. 每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保证一致性
5. 当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据

三、Memcache特性和限制

• 在 Memcached中可以保存的item数据量是没有限制的，只要内存足够 。
• memcached是一种无阻塞的socket通信方式服务，基于libevent库，由于无阻塞通信，对内存读写速度非常之快
• memcached分服务器端和客户端，可以配置多个服务器端和客户端，应用于分布式的服务非常广泛

四、给php添加memcache

实验思想：
osi七层模型每一层都可以加上属于自己的缓存，现在我们给lnmp中的php和nginx可以加上缓存，最后将mysql加上缓存，服务器一般不会把数据直接存储在自己上面，存储有专门的地方，交叉存储可以保证正常运行，数据共享，都会存储一份，本地存储+交叉存储。当服务器和自己的存储设备都坏了，也可以在其他服务器的存储器上找到自己的数据，可以保证客户正常访问。

实验环境

主机（版本：ip）	功用
虚拟机server1（rhel6.5：172.25.2.1）	lnmp环境主机
真机（rhel7.3：172.25.2.250）	测试机

以下配置过程，是在lnmp环境搭建成功的基础上。

1、从真机下载我之前已经下载好的memcache的安装包，并且解压。

tar zxf memcache-2.2.5.tgz #解压
cd memcache-2.2.5/  #进入解压目录

2、将之前PHP编译完成的二进制命令加入到环境变量中，可以直接调用PHP命令。

vim ~/.bash_profile 
PATH=$PATH:$HOME/bin:/usr/local/lnmp/mysql/bin:/usr/local/lnmp/php/bin
source ~/.bash_profile 

3、创建编译环境：
memcache目录中本来没有configure文件，所以没法编译，执行phpize，生成configure文件后就可以编译了。

• phpize是用来扩展php扩展模块的，通过phpize可以建立php的外挂模块，比如你想在原来编译好的php中加入memcached或者ImageMagick等扩展模块，可以使用phpize。或者说，phpize的作用可以这样理解：侦测环境(phpize工具是在php安装目录下,基于这点phpize对应了当时的php环境，所以是要根据该php的配置情况生成对应的configure文件)，建立一个configure文件。必须在一个目录下去运行phpize。那么phpize就知道你的的环境是哪个目录，并且configure文件建立在该目录下

4、编译安装memcachen

./configure
make && make install

5、更改php主配置文件，增加memcache模块

vim /usr/local/lnmp/php/etc/php.ini # 将memcache缓存模块与php连接起来
873 extension=memcache.so	 #这个模块以插件的形式运行
/etc/init.d/php-fpm reload #重新加载php

6、php -m | grep memcache可以看到这个模块已经加入到php中，可以看到数据库也与mysql关联

php -m | grep memcache
php -m | grep mysql

7、安装memcache工具，开启memcache服务，监听端口为11211

yum install -y memcached  #安装memcache服务，提供接口11211客户才能用，之前只是提供一个模块
rpm -qa | grep memcache  #查看版本
rpm -ql memcached-1.4.4-3.el6.x86_64  #查看生成的各种文件

8、编辑配置文件/etc/sysconfig/memcached

9、启动memcached

/etc/init.d/memcached start
netstat -tlnp

10、telnet测试：

telnet localhost 11211

• 没有的话：yum install -y telnet

11、拷贝php页面到nginx默认发布目录/usr/local/lnmp/nginx/html/，并修改memcache.php内容

 [root@server1 memcache-2.2.5]# cp memcache.php example.php /usr/local/lnmp/nginx/html/[root@server1 memcache-2.2.5]# cd /usr/local/lnmp/nginx/html/
[root@server1 html]# ls
50x.html  bbs  example.php  index.html  index.php  memcache.php  readme  utility
[root@server1 html]# vim memcache.php define('ADMIN_USERNAME','memcache');    ## Admin Username（自定义）
define('ADMIN_PASSWORD','westos');      ## Admin Password（自定义）$MEMCACHE_SERVERS[] = '172.25.230.5:11211'; // add more as an array
#$MEMCACHE_SERVERS[] = 'mymemcache-server2:11211'; // add more as an array##只留一个主机，memcache没有转发或负载均衡机制，只能一个一个添加（因为本实验只有一个主机，其实可以添加多个）

12、访问 http://172.25.2.1/memcache.php输入用户名密码，可以查看memcache命中率，

13、再打开一个页面访问http://172.25.2.1/example.php，这个就相当于客户访问nginx（web服务器）的资源

客户每访问172.25.2.1/example.php一次，172.25.2.1/memcache.php的缓存就会增多

14、在真机，压力测试，模拟5000请求量

ab -c 10 -n 5000 http://172.25.2.1/index.php 10个并发，5000个请求#很慢，因为没有缓存,而且failed比较多                

ab -c 10 -n 5000 http://172.25.2.1/example.php 10个并发，5000个请求#很快，因为访问缓存，而且没有failed的

1. 其实这两个php文件(index.php、example.php)都相当于放在nginx代理服务器下web资源
2. 客户访问的时候先去问nginx代理服务器
3. 如果请求的是静态资源，nginx会直接将静态缓存的资源返回给客户
4. 如果请求的是动态资源，nginx会通过php去找fsatcgi去加载数据库，再把资源给客户端

客户通过php访问后端资源慢，客户通过php的memcache缓存直接访问缓存在内存中的数据很快
类似于在php服务上面加了memcache服务，就可以缓存数据，使的数据的访问更快（也可以说是备份）memcache.php只是一个管理员的页面而已