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简介
随着您的网站的增长和流量的增加,最快显示压力的组件之一是后端数据库。如果您的数据库没有分布式和配置来处理高负载,它很容易就会被相对较小的流量增加所压倒。
处理这个问题的一种方法是利用内存对象缓存系统,比如 memcached。Memcached 是一种缓存系统,通过临时将通常从数据库中检索的信息存储在内存中。然后对内存中的信息的下一个请求将变得非常快,而不会给后端数据库带来压力。
在本指南中,我们将讨论如何在 Ubuntu 14.04 服务器上安装和使用 memcached。
先决条件
在开始之前,您应该在服务器上拥有一个常规的非根用户,该用户具有
sudo
权限。如果您还没有创建这样的用户,可以按照我们的 Ubuntu 14.04 初始设置指南中的步骤 1-4 进行创建。
当您配置好常规用户后,可以继续进行本指南。
安装 Memcached 和相关组件
要开始,我们应该从 Ubuntu 的存储库中获取我们需要的所有组件。幸运的是,我们需要的一切都是可用的。
由于这是我们在本次会话中使用
apt
的第一个操作,我们应该更新本地软件包索引。然后我们可以安装我们的程序。
我们将安装 memcached 以及一个 MySQL 数据库后端和 PHP 来处理交互。我们还将安装处理 memcached 交互的 PHP 扩展。您可以通过输入以下命令获取所需的所有内容:
sudoapt-get update
sudoapt-getinstall mysql-server php5-mysql php5 php5-memcached memcached
请注意,有两个 PHP memcache 扩展可用。一个称为
php5-memcache
,另一个称为
php5-memcached
(请注意第二个示例末尾的 “d”)。我们使用后者,因为它是稳定的并实现了更广泛的功能范围。
如果您还没有安装 MySQL,安装过程将提示您选择并确认管理员密码。
这应该安装并配置您所需的一切。
检查安装
信不信由你,memcached 已经完全安装并准备就绪。我们可以通过多种方式来测试这一点。
第一种方式非常简单。我们可以询问 PHP 是否知道我们的 memcached 扩展以及它是否已启用。我们可以通过创建普遍存在的 PHP 信息页面来实现这一点。
这很容易通过在我们的文档根目录中创建一个名为
info.php
的文件来实现。在 Ubuntu 14.04 上的 Apache 中,我们的默认文档根目录是
/var/www/html
。以 root 权限在此处打开文件:
sudonano /var/www/html/info.php
在此文件中,输入以下内容。这基本上只是调用一个 PHP 函数,该函数会收集并以网页友好的布局打印有关我们服务器的信息。
<?phpphpinfo();?>
现在,您可以访问您服务器的域名或公共 IP 地址,后面跟着
/info.php
,您应该会看到一个信息页面。
http://<spanclass="highlight">server_domain_name_or_IP</span>/info.php
如果您向下滚动或搜索 “memcached” 部分标题,您应该会找到类似以下内容的内容:
!Memcache PHP info section
这意味着 memcached 扩展已启用并被 Web 服务器找到。
我们还可以通过输入以下命令来检查 memcached 服务是否正在运行:
ps aux |grep memcached
memcache 65840.00.03274483004 ? Sl 14:07 0:00 /usr/bin/memcached -m64-p11211-u memcache -l127.0.0.1
demouser 66360.00.011744904 pts/0 S+ 14:29 0:00 grep--color=auto memcached
您可以通过输入以下命令查询服务的统计信息:
echo"stats settings"|nc localhost 11211
如果您需要停止、启动或重新启动 memcached 服务,可以通过输入以下类似的命令来执行:
sudoservice memcached <span class="highlight">restart</span>
测试 Memcached 是否可以缓存数据
现在我们已经验证了 memcached 是否正在运行,并且我们的 PHP 扩展是否已启用,我们可以尝试让它存储数据。
我们将通过创建另一个 PHP 脚本来实现这一点。这次,它将更加复杂。
在我们的文档根目录中打开一个名为
cache_test.php
的文件:
sudonano /var/www/html/cache_test.php
在文件中,首先创建 PHP 包装标签:
<?php
?>
在其中,我们将创建一个 PHP Memcached 对象的新实例,并将其存储在一个变量中。我们将定义此 PHP 对象可以连接到运行在我们服务器上的实际 memcached 服务的位置。Memcached 默认运行在端口
11211
上:
<?php
<spanclass="highlight">$mem = new Memcached();</span><spanclass="highlight">$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);</span>
?>
接下来,我们将告诉我们的 Memcached 实例从我们的缓存中查询一个键。这个键可以被称为任何东西,因为我们还没有创建它。我们将使用 “blah”。此请求的结果将存储在一个
$result
变量中:
<?php
$mem = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);
<spanclass="highlight">$result = $mem->get("blah");</span>
?>
接下来,我们只需要测试是否返回了任何内容。如果 memcached 找到一个名为 “blah” 的键,我们希望它打印与该键关联的值。如果 memcached 无法找到匹配的键,我们应该打印出一条消息说明情况。
然后,我们应该设置一个带有值的键,这样下次我们请求该值时,memcached 将找到我们给它的值:
<?php
$mem = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);
$result = $mem->get("blah");
<spanclass="highlight">if ($result) {</span><spanclass="highlight">echo $result;</span><spanclass="highlight">} else {</span><spanclass="highlight">echo "No matching key found. I'll add that now!";</span><spanclass="highlight">$mem->set("blah", "I am data! I am held in memcached!") or die("Couldn't save anything to memcached...");</span><spanclass="highlight">}</span>
?>
此时,我们的脚本已经完成。如果我们在 Web 浏览器中访问此页面,我们可以看到它是如何工作的:
http://<spanclass="highlight">server_domain_name_or_IP</span>/cache_test.php
您应该最初会看到一个如下的页面:
!Memcached uncached message
然而,如果我们刷新页面,我们应该会看到一个不同的消息:
!Memcached cached message
正如您所看到的,我们的 memcached 服务现在正在缓存我们的脚本设置的数据。
测试临时缓存数据库值
现在我们已经测试了在 memcached 中存储数据的能力,我们可以演示一个更加现实的场景:临时缓存数据库查询结果。
在 MySQL 中创建示例数据
首先,我们需要在数据库中存储一些信息。
通过以下命令以管理员用户身份连接到 MySQL 实例。您需要输入在安装过程中设置的 MySQL root 密码:
mysql -u root -p
之后,您将进入 MySQL 提示符。
首先,我们要创建一个用于测试的数据库。然后选择该数据库:
CREATE DATABASE mem_test;
USE mem_test;
让我们创建一个名为
test
,密码为
testing123
的用户,并赋予其对我们创建的数据库的访问权限:
GRANT ALL ON mem_test.* TO test@localhost IDENTIFIED BY 'testing123';
现在,我们将创建一个非常基本的表,并向其中插入一条记录。该表将被命名为
sample_data
,并且只包含一个索引和一个字符串字段:
CREATE TABLE sample_data (id int, name varchar(30));
INSERT INTO sample_data VALUES (1, "some_data");
现在,我们已经创建了结构并插入了数据。我们可以退出 MySQL:
exit
创建用于缓存 MySQL 数据的 PHP 脚本
现在我们的数据已经存储在 MySQL 中,我们可以创建另一个 PHP 脚本,其操作方式类似于生产环境中的 PHP 应用程序。
它将在 memcached 中查找数据,如果找到数据,则返回数据。如果没有找到数据,则将从数据库中查询,然后将结果存储在 memcached 中以供将来查询使用。
首先,在我们的文档根目录中创建另一个 PHP 脚本。我们将这个脚本命名为
database_test.php
:
sudo nano /var/www/html/database_test.php
从我们上一个脚本开始。我们将创建一个 PHP memcached 实例,然后告诉它我们服务器上运行的 memcached 服务的位置,就像我们上次做的那样:
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);?>
接下来,与我们上一个脚本有所不同,我们需要定义 PHP 如何连接到我们的 MySQL 数据库。我们需要指定我们创建的用户的登录凭据,然后告诉它要使用哪个数据库:
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);mysql_connect("localhost","test","testing123")ordie(mysql_error());mysql_select_db("mem_test")ordie(mysql_error());?>
接下来,我们需要设计查询,以获取我们插入到表中的数据。我们将把这个查询存储到一个
$query
变量中。
然后,我们将创建一个
$querykey
变量,用于存储 memcached 将用来引用我们信息的键。
我们通过使用字符串 “KEY”,然后将我们查询的 md5(一种哈希方法)校验和附加到末尾来创建此键。这将确保如果我们在更大的数据集上使用此技术,每个键都是唯一的。它还确保匹配的查询将为后续请求产生相同的键。
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);mysql_connect("localhost","test","testing123")ordie(mysql_error());mysql_select_db("mem_test")ordie(mysql_error());$query="SELECT ID FROM sample_data WHERE name = 'some_data'";$querykey="KEY".md5($query);?>
接下来,我们将创建一个
$result
变量,就像我们上一个脚本一样。这将保存我们的 memcached 查询结果,就像以前一样。我们要求 memcached 返回我们生成的查询键,以查看它是否在其系统中标识了一个记录。
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);mysql_connect("localhost","test","testing123")ordie(mysql_error());mysql_select_db("mem_test")ordie(mysql_error());$query="SELECT name FROM sample_data WHERE id = 1";$querykey="KEY".md5($query);$result=$mem->get($querykey);?>
现在,我们准备进行实际的测试逻辑,以确定在 memcached 中找到结果时会发生什么。如果找到结果,我们希望打印我们提取的数据,并告诉用户我们能够直接从 memcached 中检索到它:
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);mysql_connect("localhost","test","testing123")ordie(mysql_error());mysql_select_db("mem_test")ordie(mysql_error());$query="SELECT name FROM sample_data WHERE id = 1";$querykey="KEY".md5($query);$result=$mem->get($querykey);if($result){print"<p>Data was: ".$result[0]."</p>";print"<p>Caching success!</p><p>Retrieved data from memcached!</p>";}?>
现在,让我们为另一种情况添加逻辑。如果未找到结果,我们希望使用我们创建的查询来直接向 MySQL 请求数据。我们将把这个结果存储到我们创建的
$result
变量中,这将是一个数组形式的结果。
在获得查询结果后,我们需要将该结果添加到 memcached 中,以便下次使用。我们可以通过向 memcached 提供我们要用来引用数据的键(我们已经使用
$querykey
变量创建了这个键)、来自 MySQL 查询的数据本身(存储在
$result
变量中),以及以秒为单位的缓存数据的时间。
我们将缓存我们的内容 10 秒。在现实世界中,缓存内容更长可能更有益。也许如果您的内容不经常更改,那么更接近 10 分钟(600 秒)的时间会更好。对于测试来说,较小的值让我们更快地看到发生的事情,而无需重新启动我们的 memcached 服务。
之后,我们将打印出一个类似的消息与查询结果,并告诉用户发生了什么。我们应该将整个块作为前面
if
的
else
添加:
<?php$mem=newMemcached();$mem->addServer("127.0.0.1",11211);mysql_connect("localhost","test","testing123")ordie(mysql_error());mysql_select_db("mem_test")ordie(mysql_error());$query="SELECT name FROM sample_data WHERE id = 1";$querykey="KEY".md5($query);$result=$mem->get($querykey);if($result){print"<p>Data was: ".$result[0]."</p>";print"<p>Caching success!</p><p>Retrieved data from memcached!</p>";}else{$result=mysql_fetch_array(mysql_query($query))ordie(mysql_error());$mem->set($querykey,$result,10);print"<p>Data was: ".$result[0]."</p>";print"<p>Data not found in memcached.</p><p>Data retrieved from MySQL and stored in memcached for next time.</p>";}?>
这是我们完成的脚本。它将尝试从 memcached 获取数据并返回它。如果失败,它将直接从 MySQL 查询并将结果缓存 10 秒。
测试脚本
现在我们已经编写了脚本,可以通过在网页浏览器中转到文件位置来运行它:
http://<spanclass="highlight">server_domain_name_or_IP</span>/database_test.php
第一次访问页面时,我们应该看到以下输出:
Memcached uncached database query
如果我们在上次访问后的 10 秒内刷新页面,现在页面应该显示不同的消息:
Memcached cached database query
如果再等一会儿,缓存的内容将会过期并从 memcached 中移除。此时我们可以刷新页面以再次获得第一条消息,因为服务器必须重新访问数据库以获取适当的值。
结论
到目前为止,您应该已经对 memcached 的工作原理有了相当好的理解,以及如何利用它来避免 Web 服务器重复访问数据库以获取相同的内容。
虽然本指南中创建的 PHP 脚本只是示例,但它们应该让您对系统的工作原理有了很好的了解。它还应该让您对如何构建代码结构有了很好的理解,以便您可以检查 memcached,并在必要时返回数据库。
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