PHP中的Memcache详解

一、memcache简介
memcache是danga.com的一个项目，最早是为 livejournal 服务的，目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。它可以应对任意多个连接，使用非阻塞的网络io。由于它的工作机制是在内存中开辟一块空间，然后建立一个hashtable，memcached管理这些hashtable，所以速度非常快。

二、memcache和memcached的区别

为什么会有memcache和memcached两种名称？其实memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名，知道我的意思了把~~~~。一个是项目名称，一个是主程序文件名，在网上看到了很多人不明白，于是混用了。

三、memcache的服务器端和客户端安装

分为两个过程：memcache服务器端的安装和memcached客户端的安装。

所谓服务器端的安装就是在服务器（一般都是linux系统）上安装memcache实现数据的存储。

所谓客户端的安装就是指php（或者其他程序，memcache还有其他不错的api接口提供）去使用服务器端的memcache提供的函数，需要php添加扩展。

四、php的memcache客户端所有方法总结

memcache函数所有的方法列表如下：
memcache::add – 添加一个值，如果已经存在，则返回false
memcache::addserver – 添加一个可供使用的服务器地址
memcache::close – 关闭一个memcache对象
memcache::connect – 创建一个memcache对象
memcache_debug – 控制调试功能
memcache::decrement – 对保存的某个key中的值进行减法操作
memcache::delete – 删除一个key值
memcache::flush – 清除所有缓存的数据
memcache::get – 获取一个key值
memcache::getextendedstats – 获取进程池中所有进程的运行系统统计
memcache::getserverstatus – 获取运行服务器的参数
memcache::getstats – 返回服务器的一些运行统计信息
memcache::getversion – 返回运行的memcache的版本信息
memcache::increment – 对保存的某个key中的值进行加法操作
memcache::pconnect – 创建一个memcache的持久连接对象
memcache::replace -对一个已有的key进行覆写操作
memcache::set – 添加一个值，如果已经存在，则覆写
memcache::setcompressthreshold – 对大于某一大小的数据进行压缩
memcache::setserverparams – 在运行时修改服务器的参数

五、php的memcache操作方法分解

memcache::add用法

bool memcache::add ( string $key , mixed $var [, int $flag [, int $expire ]] )

说明：
如果$key不存在的时候，使用这个函数来存储$var的值。功能相同的函数是memcache_add()。

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用memcache_compressed来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。如果$key值已经存在，则会返回false。 其他情况下memcache::add()的用法类似于memcache::set()。
例子：

<?php
$memcache_obj = memcache_connect(”localhost”, 11211);
memcache_add($memcache_obj, 'var_key', 'test variable', false, 30);
$memcache_obj->add('var_key', 'test variable', false, 30);
?>

memcache::addserver用法

bool memcache::addserver ( string $host [, int $port [, bool $persistent [, int $weight [, int$timeout [, int $retry_interval [, bool $status [, callback $failure_callback ]]]]]]] )

说明：
添加一个可供使用的服务器地址到连接池中，连接用memcache::addserver打开，脚本执行完后自动关闭，或者可以用memcache::close()手动关闭。相同函数是memcache_add_server()。
当用这个方法的时候（相对于memcache::connect()和 memcache::pconnect()方法），网络连接只有等需要的时候才会建立，因此不会因为增加很多的服务器到连接池而增加系统负担，因为很多服务器可能没有使用。
故障恢复会发生在这个方法执行的任何阶段，只要其他的服务器是正常的，这些连接请求的失败用户不会注意到。任何一种socket或者memcached服务器级的错误可以触发故障恢复。正常的客户端错误比如增加一个存在的键值不会引发故障恢复。

参数：
$host服务器的地址
$port服务器端口
$persistent是否是一个持久连接
$weight这台服务器在所有服务器中所占的权重
$timeout连接的持续时间
$retry_interval连接重试的间隔时间，默认为15,设置为-1表示不进行重试
$status控制服务器的在线状态
$failure_callback允许设置一个回掉函数来处理错误信息。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

<?php
$memcache = new memcache;
$memcache->addserver('memcache_host', 11211);
$memcache->addserver('memcache_host2′, 11211);

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
memcache_add_server($memcache_obj, 'memcache_host2′, 11211);
?>

memcache::close用法

bool memcache::close ( void )

说明：
关闭memcache服务器连接。这个函数不会关闭长连接，长连接只有在web服务器关闭或者重启的时候才会关闭。相同的函数memcache_close()
返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。
例子：

<?php
$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
memcache_close($memcache_obj);
$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);
$memcache_obj->close();
?>

memcache::connect用法

bool memcache::connect ( string $host [, int $port [, int $timeout ]] )

说明：
打开memcached服务器连接，建立一个到memcached服务器的连接，用memcache::connect打开的连接会在脚本执行完毕后自动关闭。你也可以用memcache::close()去关闭连接。相同的函数是memcache_connect()。
参数：
$host：指向memcached正在收听的链接的主机，这个参数会有另一种特殊的连接方式unix:///path/to/memcached.sock，即用unix的域名sockets，这种情况下，端口必须设置为0
$port：指向memcached正在收听的链接的端口，用unix的域名sockets的情况下，端口必须设置为0
$timeout：用于连接守护进程的秒数，当你改变默认的1秒的值的时候，你需要考虑一下，如果你的连接太慢的话，你可能会失去缓存的优势。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。
例子：

<?php

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
$memcache = new memcache;
$memcache->connect('memcache_host', 11211);

?>

memcache::debug

bool memcache_debug ( bool $on_off )

说明：
控制调试功能，前提是php在编译的时候使用了-enable-debug选项，否则这个函数不会有作用。
参数：
$on_off：true表示开启调试，false表示关闭调试
返回值：
如果php在编译的时候使用了-enable-debug选项，返回true，否则返回false

memcache::decrement用法

int memcache::decrement ( string $key [, int $value ] )

说明：
memcache::decremen方法的作用是对保存的某个key中的值进行减法操作，用法跟memcache::increment类似。
你也可以用memcache_decrement()函数。
参数：
key:想要减少的键的名字
value:想要减少的值。

返回值：
如果成功，返回被减少后的值，如果失败返回false。
例子：

<?php
$memcache = new memcache;
$memcache->connect('localhost', 11211);
$memcache->set('test_item', 8);
$memcache->increment('test_item', 4);
echo $memcache->decrement('test_item', 7);
// 显示 5
?>

这个例子连memcache::increment函数都一块演示了。

memcache::delete用法

bool memcache::delete ( string $key [, int $timeout ] )

说明：
删除一个key值，如果参数$timeout被设置，那么存储的值会在设置的秒数以后过期，你也可以用函数memcache_delete()

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

<?php

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);

memcache_delete($memcache_obj, 'key_to_delete', 10);

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);
$memcache_obj->delete('key_to_delete', 10);

?>

memcache::flush

bool memcache::flush ( void )

说明：
清除所有缓存的数据。memcache::flush实际上没有释放资源，它仅仅将所有的缓存标记为过期，这样可以使新的缓存来覆盖被占的内存空间。一样的函数是memcache_flush()

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

<?php

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);

memcache_flush($memcache_obj);

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);

$memcache_obj->flush();

?>

memcache::get

string memcache::get ( string $key [, int &$flags ] )

array memcache::get ( array $keys [, array &$flags ] )

说明：
方法的作用是获取一个key值，key值可以是一个数组，结果会包含键值对。

参数：
$key是键值或者一个键的数组值。
$flags如果这个参数存在，那么$flags跟写入这个参数的值相关，这些$flags 类似于memcache::set()函数里的$flags。

返回值：
如果成功，则返回key对应的值，如果失败则返回false.
例子：

<?php

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
$var = memcache_get($memcache_obj, 'some_key');

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);
$var = $memcache_obj->get('some_key');

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
$var = memcache_get($memcache_obj, array('some_key', 'another_key'));

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);
$var = $memcache_obj->get(array('some_key', 'second_key'));

?>

memcache::getextendedstats

array memcache::getextendedstats ([ string $type [, int $slabid [, int $limit ]]] )

说明：
获取进程池中所有进程的运行系统统计。相同函数是memcache_get_extended_stats()

参数：
$type表示要求返回的类型：reset, malloc, maps, cachedump, slabs, items, sizes;
$slabid第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
$limit第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
返回值：
如果成功，返回统计信息，失败会返回false

例子：

<?php
$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->addserver('memcache_host', 11211);
$memcache_obj->addserver('failed_host', 11211);

$stats = $memcache_obj->getextendedstats();
//slabs机制分配管理内存的情况
$statsslab = $memcache_obj->getextendedstats(slabs);

?>

memcache::getserverstatus

int memcache::getserverstatus ( string $host [, int $port ] )

说明：
获取运行服务器的参数。返回一个服务器在线或者离线的状态。相同的函数是memcache_get_server_status()

参数：
$host：正在收听的连接的主机
$port正在收听的连接的主机的端口，默认是11211

返回值：
成功返回服务器状态，服务器没有启动会返回0，其他数字的时候表示服务器是启动状态的。

例子：

<?php
$memcache = new memcache;
$memcache->addserver('memcache_host', 11211);
echo $memcache->getserverstatus('memcache_host', 11211);

$memcache = memcache_connect('memcache_host', 11211);
echo memcache_get_server_status($memcache, 'memcache_host', 11211);

?>

memcache::getstats

array memcache::getstats ([ string $type [, int $slabid [, int $limit ]]] )

说明：
返回服务器的一些运行统计信息。相同的函数是memcache_get_stats()

参数：
$type表示要求返回的类型：reset, malloc, maps, cachedump, slabs, items, sizes;
$slabid第一个参数设置为”cachedump”时使用的。
$limit第一个参数设置为”cachedump”时使用的。

memcache::getversion

string memcache::getversion ( void )

说明：
返回运行的memcache的版本信息。相同函数memcache_get_version()

返回值：
成功返回服务器的版本信息，失败的时候返回false。

例子：

<?php
$memcache = new memcache;
$memcache->connect('memcache_host', 11211);
echo $memcache->getversion();

$memcache = memcache_connect('memcache_host', 11211);
echo memcache_get_version($memcache);
?>

memcache::increment

int memcache::increment ( string $key [, int $value ] )

对保存的某个key中的值进行加法操作
用法参考memcache::decrement


memcache::pconnect

bool memcache::pconnect ( string $host [, int $port [, int $timeout ]] )

说明：
创建一个memcache的持久连接对象
用法与memcache::connect()相似，不同点地方是memcache::pconnect是建立的持久连接。这个连接在脚本执行完或者memcache::close()函数运行也不会被关闭。与它相同的函数是memcache_pconnect()

参数：
$host：指向memcached正在收听的链接的主机，这个参数会有另一种特殊的连接方式unix:///path/to/memcached.sock，即用unix的域名sockets，这种情况下，端口必须设置为0
$port：指向memcached正在收听的链接的端口，用unix的域名sockets的情况下，端口必须设置为0
$timeout：用于连接守护进程的秒数，当你改变默认的1秒的值的时候，你需要考虑一下，如果你的连接太慢的话，你可能会失去缓存的优势。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false

<?php

$memcache_obj = memcache_pconnect('memcache_host', 11211);

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->pconnect('memcache_host', 11211);

?>

memcache::replace

bool memcache::replace ( string $key , mixed $var [, int $flag [, int $expire ]] )

说明：
对一个已有的key进行覆写操作。相同函数是memcache_replace()

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用memcache_compressed来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。如果$key值已经存在，则会返回false。

<?php

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
memcache_replace($memcache_obj, "test_key", "some variable", false, 30);
$memcache_obj->replace("test_key", "some variable", false, 30);

?>

memcache::set

bool memcache::set ( string $key , mixed $var [, int $flag [, int $expire ]] )

说明：
添加一个值，如果已经存在，则覆写。相同函数是memcache_set()

参数：
$key ：将要存储的键值。
$var ：存储的值，字符型和整型会按原值保存，其他类型自动序列化以后保存。
$flag：是否用memcache_compressed来压缩存储的值，true表示压缩，false表示不压缩。
$expire：存储值的过期时间，如果为0表示不会过期，你可以用unix时间戳或者描述来表示从现在开始的时间，但是你在使用秒数表示的时候，不要超过2592000秒 (表示30天)。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->connect('memcache_host', 11211);
$memcache_obj->set('var_key', 'some really big variable', memcache_compressed, 50);
echo $memcache_obj->get('var_key');

memcache::setcompressthreshold

bool memcache::setcompressthreshold ( int $threshold [, float $min_savings ] )

说明：
对大于某一大小的数据进行压缩。相同的函数是memcache_set_compress_threshold()

参数：
setcompressthreshold方法有两个参数，第一个参数表示处理数据大小的临界点，第二个参数表示压缩的比例，默认为0.2。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

<?php

$memcache_obj = new memcache;
$memcache_obj->addserver('memcache_host', 11211);
$memcache_obj->setcompressthreshold(20000, 0.2);

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
memcache_set_compress_threshold($memcache_obj, 20000, 0.2);

?>

memcache::setserverparams

bool memcache::setserverparams ( string $host [, int $port [, int $timeout [, int$retry_interval [, bool $status [, callback $failure_callback ]]]]] )

说明：
在运行时修改服务器的参数。相同函数是memcache_set_server_params()。

参数：
$host服务器的地址
$port服务器端口
$timeout连接的持续时间
$retry_interval连接重试的间隔时间，默认为15,设置为-1表示不进行重试
$status控制服务器的在线状态
$failure_callback允许设置一个回掉函数来处理错误信息。

返回值：
如果成功则返回 true，失败则返回 false。

例子：

<?php

function _callback_memcache_failure($host, $port) {
print "memcache '$host:$port' failed";
}

$memcache = new memcache;

// 离线模式增加一个服务器
$memcache->addserver('memcache_host', 11211, false, 1, 1, -1, false);

// 把服务器设成在线
$memcache->setserverparams('memcache_host', 11211, 1, 15, true, '_callback_memcache_failure');

$memcache_obj = memcache_connect('memcache_host', 11211);
memcache_set_server_params($memcache_obj, 'memcache_host', 11211, 1, 15, true, '_callback_memcache_failure');

?>

六、综合使用实例

<?php
//连接
$mem = new memcache;
$mem->connect("db.nowamagic.net", 12000);
//保存数据
$mem->set('key1', 'this is first value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "get key1 value: " . $val ."<br />";
//替换数据
$mem->replace('key1', 'this is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "get key1 value: " . $val . "<br />";
//保存数组
$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
echo "get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";
//删除数据
$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "get key1 value: " . $val . "<br />";
//清除所有数据
$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";
//关闭连接
$mem->close();
?>

如果正常的话，浏览器将输出：

get key1 value: this is first value
get key1 value: this is replace value
get key2 value: array ( [0] => aaa [1] => bbb [2] => ccc [3] => ddd )
get key1 value:
get key2 value:

七、实例程序代码分析

初始化一个memcache的对象：$mem = new memcache;
连接到我们的memcache服务器端，第一个参数是服务器的ip地址，也可以是主机名，第二个参数是memcache的开放的端口：$mem->connect("192.168.0.200", 12000);
保存一个数据到memcache服务器上，第一个参数是数据的key，用来定位一个数据，第二个参数是需要保存的数据内容，这里是一个字符串，第三个参数是一个标记，一般设置为0或者memcache_compressed就行了，第四个参数是数据的有效期，就是说数据在这个时间内是有效的，如果过去这个时间，那么会被memcache服务器端清除掉这个数据，单位是秒，如果设置为0，则是永远有效，我们这里设置了60，就是一分钟有效时间：$mem->set(‘key1‘, ‘this is first value', 0, 60);
从memcache服务器端获取一条数据，它只有一个参数，就是需要获取数据的key，我们这里是上一步设置的key1，现在获取这个数据后输出输出：

$val = $mem->get('key1′);
echo "get key1 value: " . $val;

现在是使用replace方法来替换掉上面key1的值，replace方法的参数跟set是一样的，不过第一个参数key1是必须是要替换数据内容的key，最后输出了：

$mem->replace('key1', 'this is replace value', 0, 60);
$val = $mem->get('key1');
echo "get key1 value: " . $val;

同样的，memcache也是可以保存数组的，下面是在memcache上面保存了一个数组，然后获取回来并输出：

$arr = array('aaa', 'bbb', 'ccc', 'ddd');
$mem->set('key2', $arr, 0, 60);
$val2 = $mem->get('key2');
print_r($val2);

现在删除一个数据，使用delte接口，参数就是一个key，然后就能够把memcache服务器这个key的数据删除，最后输出的时候没有结果：

$mem->delete('key1');
$val = $mem->get('key1');
echo "get key1 value: " . $val . "<br />";

最后我们把所有的保存在memcache服务器上的数据都清除，会发现数据都没有了，最后输出key2的数据为空，最后关闭连接：

$mem->flush();
$val2 = $mem->get('key2');
echo "get key2 value: ";
print_r($val2);
echo "<br />";

八、什么时候使用memcache和memcache的使用环境

使用memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台memcache的内存容量的有限的。我这里简单提出我的个人看法，未经实践，权当参考。

分布式应用

memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有user id，那么可以按照固定的id来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎mecache服务器上，存取数据都先按照user id来进行相应的转换和存取。
但是这个有缺点，就是需要对user id进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。

减少数据库压力

这个算是比较重要的，所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如mysql，特别频繁的锁表，那么让memcache来分担数据库的压力吧。我们需要一种改动比较小，并且能够不会大规模改变前端的方式来进行改变目前的架构。
我考虑的一种简单方法：
后端的数据库操作模块，把所有的select操作提取出来（update/delete/insert不管），然后把对应的sql进行相应的hash算法计算得出一个hash数据key（比如md5或者sha），然后把这个key去memcache中查找数据，如果这个数据不存在，说明还没写入到缓存中，那么从数据库把数据提取出来，一个是数组类格式，然后把数据在set到memcache中，key就是这个sql的hash值，然后相应的设置一个失效时间，比如一个小时，那么一个小时中的数据都是从缓存中提取的，有效减少数据库的压力。缺点是数据不实时，当数据做了修改以后，无法实时到前端显示，并且还有可能对内存占用比较大，毕竟每次select出来的数据数量可能比较巨大，这个是需要考虑的因素。

九、memcache的安全

我们上面的memcache服务器端都是直接通过客户端连接后直接操作，没有任何的验证过程，这样如果服务器是直接暴露在互联网上的话是比较危险，轻则数据泄露被其他无关人员查看，重则服务器被入侵，因为mecache是以root权限运行的，况且里面可能存在一些我们未知的bug或者是缓冲区溢出的情况，这些都是我们未知的，所以危险性是可以预见的。为了安全起见，我做两点建议，能够稍微的防止黑客的入侵或者数据的泄露。

内网访问

最好把两台服务器之间的访问是内网形态的，一般是web服务器跟memcache服务器之间。普遍的服务器都是有两块网卡，一块指向互联网，一块指向内网，那么就让web服务器通过内网的网卡来访问memcache服务器，我们memcache的服务器上启动的时候就监听内网的ip地址和端口，内网间的访问能够有效阻止其他非法的访问。

# memcached -d -m 1024 -u root -l 192.168.0.200 -p 11211 -c 1024 -p /tmp/memcached.pid

memcache服务器端设置监听通过内网的192.168.0.200的ip的11211端口，占用1024mb内存，并且允许最大1024个并发连接。

设置防火墙
防火墙是简单有效的方式，如果却是两台服务器都是挂在网的，并且需要通过外网ip来访问memcache的话，那么可以考虑使用防火墙或者代理程序来过滤非法访问。一般我们在linux下可以使用iptables或者freebsd下的ipfw来指定一些规则防止一些非法的访问，比如我们可以设置只允许我们的web服务器来访问我们memcache服务器，同时阻止其他的访问。

# iptables -f
# iptables -p input drop
# iptables -a input -p tcp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j accept
# iptables -a input -p udp -s 192.168.0.2 –dport 11211 -j accept

上面的iptables规则就是只允许192.168.0.2这台web服务器对memcache服务器的访问，能够有效的阻止一些非法访问，相应的也可以增加一些其他的规则来加强安全性，这个可以根据自己的需要来做。