資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：分布式各個服務(wù)器之間互不通信，各自獨立存取數(shù)據(jù)，不共享任何信息。服務(wù)器并不具有分布式功能，分布式部署取決于客戶端。緩存策略的緩存策略是最近最少使用到期失效策略。在內(nèi)存儲數(shù)據(jù)項時，可以指定它在緩存的失效時間，默認為永久。
一、Memcache
Memcache是一個高性能，分布式內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，通過在內(nèi)存里維護一個統(tǒng)一的巨大的hash表，它能夠用來存儲各種格式的數(shù)據(jù)，包括圖像、視頻、文件以及數(shù)據(jù)庫檢索的結(jié)果等。簡單的說就是將數(shù)據(jù)調(diào)用到內(nèi)存中，然后從內(nèi)存中讀取，從而大大提高讀取速度。
Memcache特性：
（1）使用物理內(nèi)存作為緩存區(qū)，可獨立運行在服務(wù)器上。每個進程最大2G，如果想緩存更多的數(shù)據(jù)，可以開辟更多的Memcache進程（不同端口）或者使用分布式Memcache進行緩存，將數(shù)據(jù)緩存到不同的物理機或者虛擬機上。
（2）使用key-value的方式來存儲數(shù)據(jù)，這是一種單索引的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)組織形式，可使數(shù)據(jù)項查詢時間復雜度為O(1)。
（3）協(xié)議簡單：基于文本行的協(xié)議，直接通過telnet在memcached服務(wù)器上可進行存取數(shù)據(jù)操作，簡單，方便多種緩存參考此協(xié)議。
（4）基于Libevent高性能通信：Libevent是一套利用C開發(fā)的程序庫，它將BSD系統(tǒng)的kqueue，Linux系統(tǒng)的epoll等事件處理功能封裝成一個接口，與傳統(tǒng)的select相比，提高了性能。
（5）內(nèi)置的內(nèi)存管理方式：所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，存取數(shù)據(jù)比硬盤快，當內(nèi)存滿后，通過LRU算法自動刪除不使用的緩存，但沒有考慮數(shù)據(jù)的容災問題，重啟服務(wù)，所有數(shù)據(jù)會丟失。
（6）分布式：各個memcached服務(wù)器之間互不通信，各自獨立存取數(shù)據(jù)，不共享任何信息。服務(wù)器并不具有分布式功能，分布式部署取決于Memcache客戶端。
（7）緩存策略：memcached的緩存策略是LRU（最近最少使用）到期失效策略。在memcached內(nèi)存儲數(shù)據(jù)項時，可以指定它在緩存的失效時間，默認為永久。當memcached服務(wù)器用完分配的內(nèi)時，失效的數(shù)據(jù)被首先替換，然后也是最近未使用的數(shù)據(jù)。在LRU中，memcached使用的是一種Lazy Expiration策略，自己不會監(jiān)控存入的key/vlue對是否過期，而是在獲取key值時查看記錄的時間戳，檢查key/value對空間是否過期，這樣可減輕服務(wù)器的負載。
Memcache的工作流程如下：
（1）先檢查客戶端的請求數(shù)據(jù)是否在memcached中，如有，直接把請求數(shù)據(jù)返回，不再對數(shù)據(jù)庫進行任何操作。
（2） 如果請求的數(shù)據(jù)不在memcached中，就去查數(shù)據(jù)庫，把從數(shù)據(jù)庫中獲取的數(shù)據(jù)返回給客戶端，同時把數(shù)據(jù)緩存一份到memcached中（memcached客戶端不負責，需要程序?qū)崿F(xiàn)）。
（3） 每次更新數(shù)據(jù)庫的同時更新memcached中的數(shù)據(jù)，保證一致性。
（4） 當分配給memcached內(nèi)存空間用完之后，會使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略，失效數(shù)據(jù)首先被替換，然后再替換掉最近未使用的數(shù)據(jù)。
二、redis
Redis常用數(shù)據(jù)類型
? String
1.常用命令：set，get，decr，incr，mget。
2.應用場景：String是最常用的一種數(shù)據(jù)類型，與Memcache的key value存儲方式類似。
3.實現(xiàn)方式：String在Redis內(nèi)部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用，當遇到incr，decr等操作時會轉(zhuǎn)成數(shù)值型進行計算，此時redisObject的encoding字段為int。
? Hash
1.常用命令：hget，hset，hgetall 。
2.應用場景：以存儲一個用戶信息對象數(shù)據(jù)
3.實現(xiàn)方式：Redis Hash對應的Value，內(nèi)部實際就是一個HashMap，實際這里會有2種不同實現(xiàn)。
（1）Hash的成員比較少時Redis為了節(jié)省內(nèi)存會采用類似一維數(shù) 組的方式來緊湊存儲，而不會采用真正的HashMap結(jié)構(gòu)，對應的value redisObject的encoding為zipmap。
（2）當成員數(shù)量增大時會自動轉(zhuǎn)成真正的HashMap，此時encoding為ht。
List
1.常用命令：lpush,rpush,lpop,rpop,lrange。
2.應用場景：Redis list的應用場景非常多，也是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，比如twitter的關(guān)注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
3.實現(xiàn)方式：Redis list的實現(xiàn)為一個雙向鏈表，可以支持反向查找和遍歷，方便操作。不過帶來了部分額外的內(nèi)存開銷，Redis內(nèi)部的很多實現(xiàn)，包括發(fā)送緩沖隊列等也都是用的這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
Set
1.常用命令：sadd,spop,smembers,sunion。
2.應用場景：Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能，特殊之處在于set是可以自動排重的，當你需要存儲一個列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復數(shù)據(jù)時，set 是一個很好的選擇，并且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內(nèi)的重要接口，這個也是list所不能提供的。
3.實現(xiàn)方式：set的內(nèi)部實現(xiàn)是一個value永遠為null的HashMap，實際就是通過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內(nèi)的原因。
Sorted set
1.常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard。
2.使用場景：Redis sorted set的使用場景與set類似，區(qū)別是set不是自動有序的，而sorted set可以通過用戶額外提供一個優(yōu)先級(score)的參數(shù)來為成員排序，并且是插入有序的，即自動排序。當你需要一個有序的并且不重復的集合列表，可以選擇sorted set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如twitter 的public timeline可以以發(fā)表時間作為score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。
3.實現(xiàn)方式：Redis sorted set的內(nèi)部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數(shù)據(jù)的存儲和有序，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表里存放的 是所有的成員，排序依據(jù)是HashMap里存的score,使用跳躍表的結(jié)構(gòu)可以獲得比較高的查找效率，并且在實現(xiàn)上比較簡單。
Redis集群
(1)通過keepalived實現(xiàn)的高可用方案
切換流程：
當Master掛了后，VIP漂移到Slave；Slave 上keepalived 通知redis 執(zhí)行：slaveof no one ,開始提供業(yè)務(wù)；
當Master起來后，VIP 地址不變，Master的keepalived 通知redis 執(zhí)行slaveof slave IP host ，開始作為從同步數(shù)據(jù)；
依次類推。
（2）主從同時Down機情況：
? 非計劃性，不做考慮，一般也不會存在這種問題
? 計劃性重啟，重啟之前通過運維手段SAVE DUMP 主庫數(shù)據(jù)；需要注意順序：
關(guān)閉其中一臺機器上所有redis，是得master全部切到另外一臺機器（多實例部署，單機上既有主又有從的情況）；并關(guān)閉機器
依次dump主上redis服務(wù)
關(guān)閉主
啟動主，并等待數(shù)據(jù)load完畢
啟動從
刪除DUMP 文件（避免重啟加載慢）
三、Memcache與Redis的比較
（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Memcache只支持key value存儲方式，Redis支持更多的數(shù)據(jù)類型，比如Key value、hash、list、set、zset；
（2）多線程：Memcache支持多線程，Redis支持單線程；CPU利用方面Memcache優(yōu)于Redis；
（3）持久化：Memcache不支持持久化，Redis支持持久化；
（4）內(nèi)存利用率：Memcache高，Redis低（采用壓縮的情況下比Memcache高）；
（5）過期策略：Memcache過期后，不刪除緩存，會導致下次取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的問題，Redis有專門線程，清除緩存數(shù)據(jù)；
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