快速了解Memcached

官方定义
- Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于减轻数据库负载，通过在内存中缓存数据和对象来提高动态 web 应用程序的响应速度。
主要特点
- 简单高效：其设计理念就是简单，易于部署和使用。它是基于内存的存储，数据读写速度极快。因为避免了像磁盘 I/O 这样的慢速操作，所以能够快速响应客户端的请求。
- 分布式架构：支持分布式部署，多个 Memcached 服务器可以组成一个集群。这种分布式的特性使得它能够处理大量的数据缓存需求，并且可以根据业务需求灵活地扩展存储容量和处理能力。
- 内存管理优化：采用了高效的内存管理机制，能有效地利用内存空间。它会自动处理内存的分配和回收，并且可以根据服务器的内存情况动态调整缓存的数据量。
- 协议简单：使用简单的文本协议，方便与各种编程语言进行集成。开发人员可以很容易地通过网络通信来操作 Memcached 服务器，设置、获取和删除缓存数据。
主要应用场景及用途
- Web 应用缓存：在 Web 应用中，用于缓存经常访问的网页内容、数据库查询结果等。例如，对于一个电商网站，产品详情页面的访问频率很高，Memcached 可以缓存产品信息，当用户再次请求相同产品的页面时，直接从缓存中获取数据，大大减少了数据库查询的时间，提高了页面加载速度。
- 减轻数据库压力：可以缓存数据库查询结果，避免重复查询数据库。如在内容管理系统中，文章列表和分类信息等相对固定的数据可以存储在 Memcached 中，这样在频繁请求这些信息时，就不需要每次都从数据库中读取，降低了数据库的负载，提高了整个系统的性能。
- 分布式系统中的共享缓存：在分布式系统中，作为多个节点之间的共享缓存。例如，在一个由多个微服务组成的架构中，不同微服务可以共享 Memcached 缓存，存储一些通用的配置信息或者共享的数据，提高系统的协同性和整体性能。
主要原理
- 基于键值对存储：Memcached 以键值对（key - value）的形式存储数据。当客户端要存储数据时，会向 Memcached 服务器发送一个包含键和值的存储请求。服务器会根据键来存储对应的数值，这个数值可以是各种类型的数据，如字符串、对象等。
- 内存存储与数据过期：数据存储在内存中，并且每个存储的数据项都可以设置过期时间。当数据过期后，Memcached 会自动删除该数据，释放内存空间。这种过期机制可以保证缓存中的数据始终是相对较新的，避免了使用过时的数据。
- 哈希算法实现数据分布：在分布式 Memcached 集群中，使用哈希算法来确定数据存储在哪个服务器上。当客户端请求一个数据时，通过同样的哈希算法来定位存储该数据的服务器，保证数据的高效存储和访问。
主要流程
- 存储数据流程：
  - 客户端向 Memcached 服务器发送一个存储请求，请求中包含数据的键（key）、值（value）以及可选的过期时间等参数。
  - 服务器接收到请求后，根据键计算哈希值，通过哈希值确定数据在内存中的存储位置。
  - 将数据存储到内存中，并记录过期时间（如果有设置）。
- 获取数据流程：
  - 客户端发送一个获取数据的请求，请求中包含要获取数据的键。
  - 服务器根据键计算哈希值，定位存储该数据的内存位置。
  - 检查数据是否存在以及是否过期，如果数据存在且未过期，则将数据返回给客户端；如果数据不存在或者已经过期，则返回空值。
- 删除数据流程：
  - 客户端发送一个删除数据的请求，请求中包含要删除数据的键。
  - 服务器根据键计算哈希值，定位存储该数据的内存位置。
  - 如果数据存在，则将其从内存中删除。
与主流技术相似点和区别
- 与 Redis 相似点：
  - 都是内存存储：Redis 和 Memcached 都是将数据存储在内存中，因此都具有很高的数据读写速度，能够快速响应客户端的请求，用于提高应用程序的性能。
  - 都用于缓存和数据存储：它们都可以作为缓存工具，用于缓存经常访问的数据，减轻数据库等后端存储的压力。同时，也可以在一定程度上作为简单的数据存储系统使用。
- 与 Redis 区别：
  - 数据结构支持：Redis 支持多种复杂的数据结构，如字符串、列表、集合、有序集合、哈希等，这使得它可以处理更复杂的应用场景。而 Memcached 主要基于简单的键值对存储，数据结构相对单一。
  - 持久化功能：Redis 具有强大的持久化功能，可以将数据存储到磁盘上，有两种持久化方式（RDB 和 AOF），即使服务器重启也能恢复数据。Memcached 没有内置的持久化机制，数据主要存储在内存中，服务器重启后数据会丢失。
  - 事务支持：Redis 支持事务，可以保证一组命令的原子性执行。Memcached 没有事务的概念，操作相对更简单直接。