如何高效地实施Memcache的分布式部署方案?

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作者
猴君
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Memcache分布式部署方案通常包括多个节点、一致性哈希、客户端分片等技术,以提高缓存系统的可扩展性和可靠性。

Memcache分布式部署方案

基础环境准备

Memcache是一种高性能的分布式内存对象缓存系统,用于动态Web应用中以减轻数据库负载,在PHP环境中,通过安装和配置相应的扩展来实现与Memcache的交互,以下是基础环境的搭建步骤:

1、安装Memcache

如何高效地实施Memcache的分布式部署方案?

在Linux系统中,可以通过以下命令来安装Memcache:

      sudo aptget install memcached

在Windows系统中,可以从官方网站下载对应的二进制文件并进行安装。

2、安装PHP扩展

使用PECL(PHP Extension Community Library)来安装Memcache扩展:

      pecl install memcache

3、启动Memcache服务

启动多个Memcache实例以模拟分布式环境,

      /usr/local/bin/memcached d p 11211 u root m 10 c 1024 t 8 P /tmp/memcached.pid      /usr/local/bin/memcached d p 11213 u root m 10 c 1024 t 8 P /tmp/memcached.pid      /usr/local/bin/memcached d p 11214 u root m 10 c 1024 t 8 P /tmp/memcached.pid

这些命令将在不同端口启动多个Memcache进程,每个进程使用10MB内存进行测试。

分布式部署方案

Memcache的分布式部署主要有两种方案:普通Hash分布和一致性Hash分布,下面分别介绍这两种方案及其优缺点。

1、普通Hash分布

原理:通过对key进行哈希运算,然后对服务器数量取余,得到目标服务器的索引,这种方式实现简单,但在增减服务器时会导致大量的缓存失效。

代码示例

      function test($key='name') {          $md5 = substr(md5($key), 0, 8);          $seed = 31;          $hash = 0;          for ($i = 0; $i < 8; $i++) {              $hash = $hash * $seed + ord($md5[$i]);          }          return $hash & 0x7FFFFFFF;      }      $memcacheList = array(          array('host'=>'192.168.1.2', 'port'=>6379),          array('host'=>'192.168.1.3', 'port'=>6379),          array('host'=>'192.168.1.4', 'port'=>6379),          array('host'=>'192.168.1.5', 'port'=>6379)      );      $key = 'username';      $value = 'lane';      // 根据KEY获取hash      $hash = $this>test($key);      $count = count($memcacheList);      $memcache = $memcacheList[$hash % $count];      $mc = new Memcached($memcache);      $mc>set($key, $value);

2、一致性Hash分布

原理:将哈希值空间组织成一个虚拟的圆环,每台服务器占据环上的一部分,当在环上插入或删除节点时,只影响相邻的节点,从而最小化缓存失效的问题。

代码示例

      class FlexiHash {          private $serverList = array();          private $isSort = false;          private function myHash($key) {              $md5 = substr(md5($key), 0, 8);              $seed = 31;              $hash = 0;              for ($i = 0; $i < 8; $i++) {                  $hash = $hash * $seed + ord($md5[$i]);              }              return $hash & 0x7FFFFFFF;          }          public function addServer($server) {              $hash = $this>myHash($server);              if (!isset($this>serverList[$hash])) {                  $this>serverList[$hash] = $server;                  $this>isSort = false;              }              return true;          }          public function removeServer($server) {              $hash = $this>myHash($server);              if (isset($this>serverList[$hash])) {                  unset($this>serverList[$hash]);                  $this>isSort = false;              }              return true;          }          public function lookup($key) {              $hash = $this>myHash($key);              if ($this>isSort !== true) {                  krsort($this>serverList);                  $this>isSort = true;              }              foreach ($this>serverList as $server => $keyHash) {                  if ($keyHash <= $hash) {                      return $server;                  }              }              return array_pop($this>serverList);          }      }      $mc = new FlexiHash();      $mc>addServer('192.168.1.2');      $mc>addServer('192.168.1.3');      $mc>addServer('192.168.1.4');      $mc>addServer('192.168.1.5');

常见问题及解决方案

1、问题一:增加或减少服务器时缓存失效怎么办?

解答:采用一致性Hash算法可以极大减少缓存失效的情况,根据测试数据,使用一致性Hash算法后,增加服务器时只有6%的查询会受到影响,而减少服务器时只有9%的查询会受到影响,建议在实际生产环境中使用一致性Hash算法来进行分布式部署。

2、问题二:如何选择适合的分布式方案?

解答:如果系统对缓存失效不敏感,可以选择普通Hash分布,因为其实现简单;如果系统对缓存失效非常敏感,建议选择一致性Hash分布,虽然实现相对复杂,但其能显著降低缓存失效的风险。


序号 步骤 配置说明
1 环境准备 安装Memcached服务器,确保版本兼容性,Memcached 1.6.6 或更高版本
2 配置Memcached服务器 修改/etc/memcached.conf配置文件,设置以下参数:
p:设置Memcached监听的端口,如:11211
d:设置运行模式,如:d m 1024(表示分配1GB内存)
c:设置并发连接数,如:1024
u:设置运行用户,如:memcached
l:设置监听地址,如:127.0.0.1(仅本地访问)
P:设置PID文件路径,如:/var/run/memcached.pid
3 创建Memcached集群 将多个Memcached服务器配置为集群,实现分布式缓存
/etc/memcached.conf中设置s参数,指定集群中其他Memcached服务器的IP和端口
4 配置负载均衡器 使用负载均衡器将客户端请求分发到不同的Memcached服务器,提高缓存性能
选择合适的负载均衡算法,如:轮询、最小连接数、最少响应时间等
安装并配置负载均衡器,如:Nginx、HAProxy、LVS等
5 监控与优化 对Memcached集群进行监控,及时发现性能瓶颈并进行优化
使用监控工具,如:Nagios、Zabbix、Prometheus等
分析性能数据,调整配置参数,优化缓存策略

这只是一个基本的分布式Memcached部署方案,实际部署过程中可能需要根据具体需求进行调整。

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