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  • 分布式缓存

    2019-01-16 21:53:55
    分布式缓存原理书籍 电子书, 分布式 缓存
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  • 下面分别介绍一下fourinone分布式缓存和Redis分布式缓存,然后对二者进行对比,以供大家参考。 1 fourinone分布式缓存特性  1.1 没有持久化,依靠主从备份来容灾;  1.2 依赖JVM,存储能力受JVM配置内存限制,插满...

    最近在写一个天气数据推送的项目,准备用缓存来存储数据。下面分别介绍一下fourinone分布式缓存和Redis分布式缓存,然后对二者进行对比,以供大家参考。

    1  fourinone分布式缓存特性

        1.1  没有持久化,依靠主从备份来容灾;

        1.2 依赖JVM,存储能力受JVM配置内存限制,插满之后拒绝再插入;

        1.3 逐条插入性能极差,100W一小时没有插完,基于这一点,放弃它了;

        1.4 实现了自动扩容,这是一个主要优点。


    2 Redis分布式缓存特性(Redis的分布式,需要我们自己来实现,例如,3台Redis服务器,根据key % 3 将数据打散到3台机器上)

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  • 分布式缓存 分布式缓存出于如下考虑:首先是缓存本身的水平线性扩展问题,其次是缓存大并发下本身的性能问题,再次避免缓存的单点故障问题(多副本和副本一致性)。 分布式缓存的核心技术包括首先是内存本身的管理...

    分布式缓存

          分布式缓存出于如下考虑:首先是缓存本身的水平线性扩展问题,其次是缓存大并发下本身的性能问题,再次避免缓存的单点故障问题(多副本和副本一致性)。

          分布式缓存的核心技术包括首先是内存本身的管理问题,包括了内存的分配,管理和回收机制。其次是分布式管理和分布式算法,然后是缓存键值管理和路由。

          Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统,用于动态Web应用以减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数,从而提高动态、数据库驱动网站的速度。Memcached基于一个存储键/值对的hashmap。其守护进程(daemon )是用C写的,但是客户端可以用任何语言来编写,并通过memcached协议与守护进程通信。但是它并不提供冗余(例如,复制其hashmap条目);当某个服务器S停止运行或崩溃了,所有存放在S上的键/值对都将丢失。

    什么是Memcached

          许多Web 应用程序都将数据保存到RDBMS中,应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大,访问的集中,就会出现REBMS的负担加重,数据库响应恶化,网站显示延迟等重大影响。Memcached是高性能的分布式内存缓存服务器。一般的使用目的是通过缓存数据库查询结果,减少数据库的访问次数,以提高动态Web 应用的速度、提高扩展性。如下图:

     

    Memcached作为高速运行的分布式缓存服务器特点

          协议简单:memcached的服务器客户端通信并不使用复杂的XML等格式,而是使用简单的基于文本的协议。

          基于libevent的事件处理:libevent是个程序库,他将Linux 的epoll、BSD类操作系统的kqueue等时间处理功能封装成统一的接口。memcached使用这个libevent库,因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。

          内置内存存储方式:为了提高性能,memcached中保存的数据都存储在memcached内置的内存存储空间中。由于数据仅存在于内存中,因此重启memcached,重启操作系统会导致全部数据消失。另外,内容容量达到指定的值之后memcached回自动删除不适用的缓存。

          Memcached不互通信的分布式:memcached尽管是“分布式”缓存服务器,但服务器端并没有分布式功能。各个memcached不会互相通信以共享信息。他的分布式主要是通过客户端实现的。

    Memcached的内存管理

          最近的memcached默认情况下采用了名为Slab Allocatoion的机制分配管理内存。在该机制出现以前,内存的分配是通过对所有记录简单地进行malloc和free来进行的。但是这种方式会导致内存碎片,加重操作系统内存管理器的负担。

          Slab Allocator的基本原理是按照预先规定的大小,将分配的内存分割成特定长度的块,已完全解决内存碎片问题。Slab Allocation  的原理相当简单。将分配的内存分割成各种尺寸的块(chucnk),并把尺寸相同的块分成组(chucnk的集合)如下图:

     

          而且slab allocator 还有重复使用已分配内存的目的。也就是说,分配到的内存不会释放,而是重复利用。

    Slab Allocation 的主要术语

        Page :分配给Slab 的内存空间,默认是1MB。分配给Slab 之后根据slab 的大小切分成chunk.

        Chunk : 用于缓存记录的内存空间。

        Slab Class:特定大小的chunk 的组。

    在Slab 中缓存记录的原理

    Memcached根据收到的数据的大小,选择最合适数据大小的Slab (图2) memcached中保存着slab内空闲chunk的列表,根据该列表选择chunk,然后将数据缓存于其中。

     

    Memcached在数据删除方面有效利用资源

          Memcached删除数据时数据不会真正从memcached中消失。Memcached不会释放已分配的内存。记录超时后,客户端就无法再看见该记录(invisible 透明),其存储空间即可重复使用。

          Lazy Expriationmemcached内部不会监视记录是否过期,而是在get时查看记录的时间戳,检查记录是否过期。这种技术称为lazy expiration.因此memcached不会在过期监视上耗费CPU时间。

          对于缓存存储容量满的情况下的删除需要考虑多种机制,一方面是按队列机制,一方面应该对应缓存对象本身的优先级,根据缓存对象的优先级进行对象的删除。

    LRU:从缓存中有效删除数据的原理

          Memcached会优先使用已超时的记录空间,但即使如此,也会发生追加新纪录时空间不足的情况。此时就要使用名为Least Recently Used (LRU)机制来分配空间。这就是删除最少使用的记录的机制。因此当memcached的内存空间不足时(无法从slab class)获取到新空间时,就从最近未使用的记录中搜索,并将空间分配给新的记录。

    Memcached分布式

          Memcached虽然称为“分布式“缓存服务器,但服务器端并没有“分布式”的功能。Memcached的分布式完全是有客户端实现的。现在我们就看一下memcached是怎么实现分布式缓存的。

          例如下面假设memcached服务器有node1~node3三台,应用程序要保存键名为“tokyo”“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma” 的数据。

          首先向memcached中添加“tokyo”。将“tokyo”传给客户端程序库后,客户端实现的算法就会根据“键”来决定保存数据的memcached服务器。服务器选定后,即命令它保存“tokyo”及其值。

          同样,“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma”都是先选择服务器再保存。

          接下来获取保存的数据。获取时也要将要获取的键“tokyo”传递给函数库。函数库通过与数据保存时相同的算法,根据“键”选择服务器。使用的算法相同,就能选中与保存时相同的服务器,然后发送get命令。只要数据没有因为某些原因被删除,就能获得保存的值。

     

          这样,将不同的键保存到不同的服务器上,就实现了memcached的分布式。 memcached服务器增多后,键就会分散,即使一台memcached服务器发生故障无法连接,也不会影响其他的缓存,系统依然能继续运行。

           这两年 Redis火得可以,Redis也常常被当作 Memcached的挑战者被提到桌面上来。关于Redis与Memcached的比较更是比比皆是。然而,Redis真的在功能、性能以及内存使用效率上都超越了Memcached吗?

          没有必要过于关注性能,因为二者的性能都已经足够高了。由于Redis只使用单核,而Memcached可以使用多核,所以二者比较起来,平均每一个核上,Redis在存储小数据时比Memcached性能更高。而在100k以上的数据中,Memcached性能要高于Redis。虽然Redis最近也在存储大数据的性能上进行优化,但是比起Memcached,还是稍有逊色。说了这么多,结论是,无论你使用哪一个,每秒处理请求的次数都不会成为瓶颈。

          在内存使用效率上,如果使用简单的key-value存储,Memcached的内存利用率更高。而如果Redis采用hash结构来做key-value存储,由于其组合式的压缩,其内存利用率会高于Memcached。当然,这和你的应用场景和数据特性有关。

          如果你对数据持久化数据同步有所要求,那么推荐你选择Redis。因为这两个特性Memcached都不具备。即使你只是希望在升级或者重启系统后缓存数据不会丢失,选择Redis也是明智的。

          当然,最后还得说到你的具体应用需求。Redis相比Memcached来说,拥有更多的数据结构,并支持更丰富的数据操作。通常在Memcached里,你需要将数据拿到客户端来进行类似的修改再set回去。这大大增加了网络IO的次数和数据体积。在Redis中,这些复杂的操作通常和一般的GET/SET一样高效。所以,如果你需要缓存能够支持更复杂的结构和操作,那么Redis会是不错的选择。

    参考网址

    http://www.tashan10.com/memcachedda-jian-huan-cun-xi-tong/

     美文美图

     

     

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  • ehcache分布式缓存

    2018-11-19 16:14:16
    ehcache分布式缓存例子。
  • 单机缓存及分布式缓存redis培训ppt,分为4部分 1.缓存开篇词/单机缓存介绍与应用 2.分布式缓存Redis基础 3. Redis高级应用 4. Redis分布式
  • 分布式缓存 实现分布式缓存

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