第二百九十三，Memcached缓存

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。

Memcached只能接受键值对方式的字符串

Memcached安装和基本使用

Window下memcached安装与测试步骤

下载好软件包memcached-1.4.20版本

安装步骤
1、解压到指定目录，如：E:memcached
2、用cmd打开命令窗口，转到解压的目录，输入 “memcached -d install”如下图：

查看是否安装成功，输入memcached –h，出现下图窗口说明已经安装成功。

默认命令说明
-p 监听的端口
-l 连接的IP地址, 默认是本机
-d start 启动memcached服务
-d restart 重起memcached服务
-d stop|shutdown 关闭正在运行的memcached服务
-d install 安装memcached服务
-d uninstall 卸载memcached服
-u 以的身份运行 (仅在以root运行的时候有效
-m 最大内存使用，单位MB。默认64M
-M 内存耗尽时返回错误，而不是删除
-c 最大同时连接数，默认是102
-f 块大小增长因子，默认是1.2
-n 最小分配空间，key+value+flags默认是4
-h 显示帮助

linux安装memcached

wget http://memcached.org/latest
tar -zxvf memcached-1.x.x.tar.gz
cd memcached-1.x.x
./configure && make && make test && sudo make install
 
PS：依赖libevent
       yum install libevent-devel
       apt-get install libevent-dev

Memcached命令

存储命令: set/add/replace/append/prepend/cas
获取命令: get/gets
其他命令: delete/stats..

Python操作Memcached

安装API模块python-memcached

python-memcached属于第三方模块需要安装

安装好后，在命令终端启动memcached并且配置python-memcached连接参数ip端口连接数内存大小等信息

memcached -d -m 10    -u root -l 127.0.0.1 -p 12000 -c 256 -P /tmp/memcached.pid     #配置连接
memcached -d -m 10    -u root -l 服务器ip -p 端口 -c 256 -P /tmp/memcached.pid     　　#配置连接说明
 
参数说明:
    -d 是启动一个守护进程
    -m 是分配给Memcache使用的内存数量，单位是MB
    -u 是运行Memcache的用户
    -l 是监听的服务器IP地址
    -p 是设置Memcache监听的端口,最好是1024以上的端口
    -c 选项是最大运行的并发连接数，默认是1024，按照你服务器的负载量来设定
    -P 是设置保存Memcache的pid文件

第一次操作

Client([ip:端口])创建memcache对象，配置连接memcache信息

set()通过memcache向内存写入键值对，字符串，可以设置超时时间
使用方式：memcache对象.set("键","值")

get()通过memcache在内存里读取写入的键值对
使用方式：memcache对象.get('键')

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import memcache             #导入操作memcached软件控制模块

mc = memcache.Client(['127.0.0.1:12000'], debug=True)  #debug = True 表示运行出现错误时，显示错误信息，上线后移除该参数。
mc.set("foo", "bar3333",5)      #第三个参数可以设置超时时间，单位为秒，也就是5秒后内存会自动删除
ret = mc.get('foo')
print(ret)
#输出：bar3333

天生支持集群

python-memcached模块原生支持集群操作，其原理是在内存维护一个主机列表，且集群中主机的权重值和主机在列表中重复出现的次数成正比

集群

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import memcache             #导入操作memcached软件控制模块
#假如连接4台服务器集群
mc = memcache.Client(['127.0.0.1:12000',
                      '127.0.0.1:12001',
                      '127.0.0.1:12002',
                      '127.0.0.1:12004'], debug=True)
mc.set("foo", "bar3333",5)      #向服务器内存写入键值对数据，集群会通过算法确定写入那台服务器，如下说明
#memcache模块会通过里面的cmemcache_hash方法将要写入内存的数据foo键二进制转换成数字
#然后将转换的数字除以集群服务器列表数，得到的余数如果是2就将数据写入集群第二台服务器中，以此类推
ret = mc.get('foo')  #当获取数据时同样通过算法到对应的服务器读取数据

集群权重

集群权重就是在集群的服务器，将一台或者多台服务器提高权重，使其被算法多次匹配，就可以多放数据

简单理解就是，提高指定服务器在配置列表的次数，出现次数越多算法匹配就越多，这样数据也就放的越多

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import memcache             #导入操作memcached软件控制模块
#假如连接4台服务器集群
mc = memcache.Client([('127.0.0.1:12000',3),   #表示此服务器在列表出现3次，提高权重运算匹配几率
                      ('127.0.0.1:12001',2),   #表示此服务器在列表出现2次，提高权重运算匹配几率
                      ('127.0.0.1:12002'),
                      ('127.0.0.1:12004')], debug=True)
mc.set("foo", "bar3333",5)      #向服务器内存写入键值对数据，集群会通过算法确定写入那台服务器，如下说明
#memcache模块会通过里面的cmemcache_hash方法将要写入内存的数据foo键二进制转换成数字
#然后将转换的数字除以集群服务器列表数，得到的余数如果是2就将数据写入集群第二台服务器中，以此类推
ret = mc.get('foo')  #当获取数据时同样通过算法到对应的服务器读取数据

add()添加一条键值对，如果已经存在的 key，重复执行add操作异常

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
mc.add('k1', 'v1')
# mc.add('k1', 'v2') # 报错，对已经存在的key重复添加，失败！！！

replace()修改某个key的值，如果key不存在，则异常

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
# 如果memcache中存在kkkk，则替换成功，否则一场
mc.replace('kkkk','999')

set() 和 set_multi()
set()设置一个键值对，如果key不存在，则创建，如果key存在，则修改
set_multi()设置多个键值对，如果key不存在，则创建，如果key存在，则修改

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
 
mc.set('key0', 'wupeiqi')
 
mc.set_multi({'key1': 'val1', 'key2': 'val2'})

delete 和 delete_multi
delete()在Memcached中删除指定的一个键值对
delete_multi()在Memcached中删除指定的多个键值对

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
 
mc.delete('key0')
mc.delete_multi(['key1', 'key2'])

get 和 get_multi
get()获取一个键值对
get_multi()获取多一个键值对

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
 
val = mc.get('key0')
item_dict = mc.get_multi(["key1", "key2", "key3"])

append 和 prepend
append()修改指定key的值，在该值后面追加内容
prepend()修改指定key的值，在该值前面插入内容

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
# k1 = "v1"
 
mc.append('k1', 'after')
# k1 = "v1after"
 
mc.prepend('k1', 'before')
# k1 = "beforev1after"

decr 和 incr　
incr()自增，将Memcached中的某一个值增加 N （ N默认为1 ）
decr()自减，将Memcached中的某一个值减少 N （ N默认为1 ）

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import memcache
 
mc = memcache.Client(['10.211.55.4:12000'], debug=True)
mc.set('k1', '777')
 
mc.incr('k1')
# k1 = 778
 
mc.incr('k1', 10)
# k1 = 788
 
mc.decr('k1')
# k1 = 787
 
mc.decr('k1', 10)
# k1 = 777

gets()获取数据和 cas()设置数据
如商城商品剩余个数，假设改值保存在memcache中，product_count = 900
A用户刷新页面从memcache中读取到product_count = 900
B用户刷新页面从memcache中读取到product_count = 900

如果A、B用户均购买商品

A用户修改商品剩余个数 product_count＝899
B用户修改商品剩余个数 product_count＝899

如此一来缓存内的数据便不在正确，两个用户购买商品后，商品剩余还是 899
如果使用python的set和get来操作以上过程，那么程序就会如上述所示情况！

如果想要避免此情况的发生，只要使用 gets 和 cas 即可，如：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import memcache             #导入操作memcached软件控制模块

mc = memcache.Client(['127.0.0.1:12000'], debug=True,cache_cas=True)  #debug = True 表示运行出现错误时，显示错误信息，上线后移除该参数。
mc.set('product_count',100)         #设置基础数据
v = mc.gets('product_count')        #用gets获取数据100

# 如果有人在gets之后和cas之前修改了product_count，那么，下面的设置将会执行失败，剖出异常，从而避免非正常数据的产生
# 重点：也就是说如果多个用户获取到相同数修改时，只有最先修改那个用户可以修改，后面的用户不可以修改，因为原始值已经被最先
# 修改的用户改变了，其他用户只能重新获取修改后的数据再次修改，这样避免相同的数据被多个用户修改，保证数据的安全


mc.cas('product_count', "899")      #cas修改数据，如果这次修改相同的值已经被其他用户修改了，那么将无法修改

#注意：只有用gets()获取数据，和用cas()修改数据，两者同时用才具备此功能
#要实现此功能在Client()的参数里，还必须加上cache_cas=True

Ps：本质上每次执行gets时，会从memcache中获取一个自增的数字，通过cas去修改gets的值时，会携带之前获取的自增值和memcache中的自增值进行比较，如果相等，则可以提交，如果不想等，那表示在gets和cas执行之间，又有其他人执行了gets（获取了缓冲的指定值），如此一来有可能出现非正常数据，则不允许修改。

Memcached用途session，或者页面缓存