PHP中的Memcache详解

一、Memcache简介
Memcache是danga.com的一个项目，最早是为 LiveJournal 服务的，目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。它可以应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间，然后建立一个HashTable，Memcached管理这些HashTable，所以速度非常快。

二、Memcache和memcached的区别

为什么会有Memcache和memcached两种名称？其实Memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名，知道我的意思了把~~~~。一个是项目名称，一个是主程序文件名，在网上看到了很多人不明白，于是混用了。

三、Memcache的服务器端和客户端安装

分为两个过程：memcache服务器端的安装和memcached客户端的安装。

所谓服务器端的安装就是在服务器（一般都是linux系统）上安装Memcache实现数据的存储。

所谓客户端的安装就是指php（或者其他程序，Memcache还有其他不错的api接口提供）去使用服务器端的Memcache提供的函数，需要php添加扩展。

四、PHP的Memcache客户端所有方法总结

memcache函数所有的方法列表如下：
Memcache::add – 添加一个值，如果已经存在，则返回false
Memcache::addServer – 添加一个可供使用的服务器地址
Memcache::close – 关闭一个Memcache对象
Memcache::connect – 创建一个Memcache对象
memcache_debug – 控制调试功能
Memcache::decrement – 对保存的某个key中的值进行减法操作
Memcache::delete – 删除一个key值
Memcache::flush – 清除所有缓存的数据
Memcache::get – 获取一个key值
Memcache::getExtendedStats – 获取进程池中所有进程的运行系统统计
Memcache::getServerStatus – 获取运行服务器的参数
Memcache::getStats – 返回服务器的一些运行统计信息
Memcache::getVersion – 返回运行的Memcache的版本信息
Memcache::increment – 对保存的某个key中的值进行加法操作
Memcache::pconnect – 创建一个Memcache的持久连接对象
Memcache::replace -对一个已有的key进行覆写操作
Memcache::set – 添加一个值，如果已经存在，则覆写
Memcache::setCompressThreshold – 对大于某一大小的数据进行压缩
Memcache::setServerParams – 在运行时修改服务器的参数

五、PHP的Memcache操作方法分解

Memcache::add用法



说明：
如果$key不存在的时候，使用这个函数来存储$var的值。功能相同的函数是memcache_add()。

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用MEMCACHE_COMPRESSED来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。如果$key值已经存在，则会返回FALSE。 其他情况下Memcache::add()的用法类似于Memcache::set()。
例子：




Memcache::addServer用法



说明：
添加一个可供使用的服务器地址到连接池中，连接用Memcache::addServer打开，脚本执行完后自动关闭，或者可以用Memcache::close()手动关闭。相同函数是memcache_add_server()。
当用这个方法的时候（相对于Memcache::connect()和 Memcache::pconnect()方法），网络连接只有等需要的时候才会建立，因此不会因为增加很多的服务器到连接池而增加系统负担，因为很多服务器可能没有使用。
故障恢复会发生在这个方法执行的任何阶段，只要其他的服务器是正常的，这些连接请求的失败用户不会注意到。任何一种socket或者memcached服务器级的错误可以触发故障恢复。正常的客户端错误比如增加一个存在的键值不会引发故障恢复。

参数：
$host服务器的地址
$port服务器端口
$persistent是否是一个持久连接
$weight这台服务器在所有服务器中所占的权重
$timeout连接的持续时间
$retry_interval连接重试的间隔时间，默认为15,设置为-1表示不进行重试
$status控制服务器的在线状态
$failure_callback允许设置一个回掉函数来处理错误信息。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：


Memcache::close用法

bool Memcache::close ( void )

说明：
关闭memcache服务器连接。这个函数不会关闭长连接，长连接只有在web服务器关闭或者重启的时候才会关闭。相同的函数memcache_close()
返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。
例子：



Memcache::connect用法


说明：
打开memcached服务器连接，建立一个到memcached服务器的连接，用Memcache::connect打开的连接会在脚本执行完毕后自动关闭。你也可以用Memcache::close()去关闭连接。相同的函数是memcache_connect()。
参数：
$host：指向memcached正在收听的链接的主机，这个参数会有另一种特殊的连接方式unix:///path/to/memcached.sock，即用unix的域名sockets，这种情况下，端口必须设置为0
$port：指向memcached正在收听的链接的端口，用unix的域名sockets的情况下，端口必须设置为0
$timeout：用于连接守护进程的秒数，当你改变默认的1秒的值的时候，你需要考虑一下，如果你的连接太慢的话，你可能会失去缓存的优势。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。
例子：


memcache::debug



说明：
控制调试功能，前提是php在编译的时候使用了-enable-debug选项，否则这个函数不会有作用。
参数：
$on_off：true表示开启调试，false表示关闭调试
返回值：
如果php在编译的时候使用了-enable-debug选项，返回true，否则返回false

Memcache::decrement用法



说明：
Memcache::decremen方法的作用是对保存的某个key中的值进行减法操作，用法跟Memcache::increment类似。
你也可以用memcache_decrement()函数。
参数：
Key:想要减少的键的名字
Value:想要减少的值。

返回值：
如果成功，返回被减少后的值，如果失败返回false。
例子：



这个例子连Memcache::increment函数都一块演示了。

Memcache::delete用法



说明：
删除一个key值，如果参数$timeout被设置，那么存储的值会在设置的秒数以后过期，你也可以用函数memcache_delete()

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：


Memcache::flush



说明：
清除所有缓存的数据。Memcache::flush实际上没有释放资源，它仅仅将所有的缓存标记为过期，这样可以使新的缓存来覆盖被占的内存空间。一样的函数是memcache_flush()

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：



Memcache::get



说明：
方法的作用是获取一个key值，key值可以是一个数组，结果会包含键值对。

参数：
$key是键值或者一个键的数组值。
$flags如果这个参数存在，那么$flags跟写入这个参数的值相关，这些$flags 类似于Memcache::set()函数里的$flags。

返回值：
如果成功，则返回key对应的值，如果失败则返回false.
例子：



Memcache::getExtendedStats



说明：
获取进程池中所有进程的运行系统统计。相同函数是memcache_get_extended_stats()

参数：
$type表示要求返回的类型：reset, malloc, maps, cachedump, slabs, items, sizes;
$slabid第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
$limit第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
返回值：
如果成功，返回统计信息，失败会返回false

例子：



Memcache::getServerStatus



说明：
获取运行服务器的参数。返回一个服务器在线或者离线的状态。相同的函数是memcache_get_server_status()

参数：
$host：正在收听的连接的主机
$port正在收听的连接的主机的端口，默认是11211

返回值：
成功返回服务器状态，服务器没有启动会返回0，其他数字的时候表示服务器是启动状态的。

例子：


Memcache::getStats



说明：
返回服务器的一些运行统计信息。相同的函数是memcache_get_stats()

参数：
$type表示要求返回的类型：reset, malloc, maps, cachedump, slabs, items, sizes;
$slabid第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
$limit第一个参数设置为”cachedump”时使用的。

Memcache::getVersion



说明：
返回运行的Memcache的版本信息。相同函数memcache_get_version()

返回值：
成功返回服务器的版本信息，失败的时候返回false。

例子：



Memcache::increment



对保存的某个key中的值进行加法操作
用法参考Memcache::decrement


Memcache::pconnect



说明：
创建一个Memcache的持久连接对象
用法与Memcache::connect()相似，不同点地方是Memcache::pconnect是建立的持久连接。这个连接在脚本执行完或者Memcache::close()函数运行也不会被关闭。与它相同的函数是memcache_pconnect()

参数：
$host：指向memcached正在收听的链接的主机，这个参数会有另一种特殊的连接方式unix:///path/to/memcached.sock，即用unix的域名sockets，这种情况下，端口必须设置为0
$port：指向memcached正在收听的链接的端口，用unix的域名sockets的情况下，端口必须设置为0
$timeout：用于连接守护进程的秒数，当你改变默认的1秒的值的时候，你需要考虑一下，如果你的连接太慢的话，你可能会失去缓存的优势。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE


Memcache::replace



说明：
对一个已有的key进行覆写操作。相同函数是memcache_replace()

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用MEMCACHE_COMPRESSED来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。如果$key值已经存在，则会返回FALSE。




Memcache::set



说明：
添加一个值，如果已经存在，则覆写。相同函数是memcache_set()

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用MEMCACHE_COMPRESSED来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：



Memcache::setCompressThreshold



说明：
对大于某一大小的数据进行压缩。相同的函数是memcache_set_compress_threshold()

参数：
setCompressThreshold方法有两个参数，第一个参数表示处理数据大小的临界点，第二个参数表示压缩的比例，默认为0.2。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：



Memcache::setServerParams



说明：
在运行时修改服务器的参数。相同函数是memcache_set_server_params()。

参数：
$host服务器的地址
$port服务器端口
$timeout连接的持续时间
$retry_interval连接重试的间隔时间，默认为15,设置为-1表示不进行重试
$status控制服务器的在线状态
$failure_callback允许设置一个回掉函数来处理错误信息。

返回值：
如果成功则返回 TRUE，失败则返回 FALSE。

例子：


六、综合使用实例


如果正常的话，浏览器将输出：


七、实例程序代码分析

初始化一个Memcache的对象：$mem = new Memcache;
连接到我们的Memcache服务器端，第一个参数是服务器的IP地址，也可以是主机名，第二个参数是Memcache的开放的端口：$mem->connect("192.168.0.200", 12000);
保存一个数据到Memcache服务器上，第一个参数是数据的key，用来定位一个数据，第二个参数是需要保存的数据内容，这里是一个字符串，第三个参数是一个标记，一般设置为0或者MEMCACHE_COMPRESSED就行了，第四个参数是数据的有效期，就是说数据在这个时间内是有效的，如果过去这个时间，那么会被Memcache服务器端清除掉这个数据，单位是秒，如果设置为0，则是永远有效，我们这里设置了60，就是一分钟有效时间：$mem->set(‘key1‘, ‘This is first value', 0, 60);
从Memcache服务器端获取一条数据，它只有一个参数，就是需要获取数据的key，我们这里是上一步设置的key1，现在获取这个数据后输出输出：


现在是使用replace方法来替换掉上面key1的值，replace方法的参数跟set是一样的，不过第一个参数key1是必须是要替换数据内容的key，最后输出了：

同样的，Memcache也是可以保存数组的，下面是在Memcache上面保存了一个数组，然后获取回来并输出：

现在删除一个数据，使用delte接口，参数就是一个key，然后就能够把Memcache服务器这个key的数据删除，最后输出的时候没有结果：



最后我们把所有的保存在Memcache服务器上的数据都清除，会发现数据都没有了，最后输出key2的数据为空，最后关闭连接：



八、什么时候使用Memcache和Memcache的使用环境

使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

分布式应用

Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有User ID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上，存取数据都先按照User ID来进行相应的转换和存取。
但是这个有缺点，就是需要对User ID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

减少数据库压力

这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。
我考虑的一种简单方法：
后端的数据库操作模块，把所有的Select操作提取出来（update/delete/insert不管），然后把对应的SQL进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key（比如MD5或者SHA），然后把这个key去Memcache中查找数据，如果这个数据不存在，说明还没写入到缓存中，那么从数据库把数据提取出来，一个是数组类格式，然后把数据在set到Memcache中，key就是这个SQL的hash值，然后相应的设置一个失效时间，比如一个小时，那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的，有效减少数据库的压力。缺点是数据不实时，当数据做了修改以后，无法实时到前端显示，并且还有可能对内存占用比较大，毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大，这个是需要考虑的因素。

九、Memcache的安全

我们上面的Memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作，没有任何的验证过程，这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险，轻则数据泄露被其他无关人员查看，重则服务器被入侵，因为Mecache是以root权限运行的，况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况，这些都是我们未知的，所以危险性是可以预见的。为了安全起见，我做两点建议，能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。

内网访问

最好把两台服务器之间的访问是内网形态的，一般是Web服务器跟Memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡，一块指向互联网，一块指向内网，那么就让Web服务器通过内网的网卡来访问Memcache服务器，我们Memcache的服务器上启动的时候就监听内网的IP地址和端口，内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。

Memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口，占用1024MB内存，并且允许最大1024个并发连接。

设置防火墙
防火墙是简单有效的方式，如果却是两台服务器都是挂在网的，并且需要通过外网IP来访问Memcache的话，那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。一般我们在Linux下可以使用iptables或者FreeBSD下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问，比如我们可以设置只允许我们的Web服务器来访问我们Memcache服务器，同时阻止其他的访问。

上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台Web服务器对Memcache服务器的访问，能够有效的阻止一些非法访问，相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性，这个可以根据自己的需要来做。