文：阿蜜果

日期：2011-2-14

1、概念

近年來，內(nèi)存容量不斷提高，價格不斷下跌，操作系統(tǒng)已經(jīng)可以支持更大的地址空間，充分利用技術(shù)提升系統(tǒng)性能成為一個熱點。

可從數(shù)據(jù)庫方面來考慮，此種方案可使用“內(nèi)存數(shù)據(jù)庫”，另一種方案是使用“內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)”，將某些量小、使用次數(shù)多的數(shù)據(jù)以key/value的方式保存在內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)中，減少數(shù)據(jù)庫查詢訪問帶來的性能下降。

在本文中，主要講述后者，但在本章也對“內(nèi)存數(shù)據(jù)庫”的概念進行說明。

1.1 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，就是將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中直接操作的數(shù)據(jù)庫。相對于磁盤，內(nèi)存的數(shù)據(jù)讀寫速度要高出幾個數(shù)量級，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中相比從磁盤上訪問能夠極大地提高應用的性能。

在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，目前主要使用兩種方法來使用大量的內(nèi)存：

1）              在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，增大緩沖池，將一個事務所涉及的數(shù)據(jù)都放在緩沖池中，組織成相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進行查詢和更新處理，也就是常說的共享內(nèi)存技術(shù)，這種方法優(yōu)化的主要目標是最小化磁盤訪問。

2）              使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)（也叫主存數(shù)據(jù)庫）技術(shù)，也就是干脆重新設(shè)計一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對查詢處理、并發(fā)控制和恢復的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，以更有效的使用CPU周期和內(nèi)存，這種技術(shù)近乎把整個數(shù)據(jù)庫放進內(nèi)存中，因而產(chǎn)生一種根本性的變化。

1.2 內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)

內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)用于動態(tài)Web應用以減輕數(shù)據(jù)庫負載。它通過在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)和對象來減少讀取數(shù)據(jù)庫的次數(shù)，從而提供動態(tài)、數(shù)據(jù)庫驅(qū)動網(wǎng)站的速度。

常用的是Memcached 是一個高性能的分布式內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，它基于一個存儲鍵/值對的hashmap。其守護進程（daemon ）是用C寫的，但是客戶端可以用任何語言來編寫，并通過memcached協(xié)議與守護進程通信。但是它并不提供冗余（例如，復制其hashmap條目）；當某個服務器S停止運行或崩潰了，所有存放在S上的鍵/值對都將丟失。

Memcached由Danga Interactive開發(fā)，用于提升LiveJournal.com訪問速度的。LJ每秒動態(tài)頁面訪問量幾千次，用戶700萬。Memcached將數(shù)據(jù)庫負載大幅度降低，更好的分配資源，更快速訪問。

2、應用場景

Memcached一般與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配合使用，它用于存儲一些經(jīng)常需要讀取的數(shù)據(jù)，從來達到提高性能的目的。

下面講幾個在呼叫中心系統(tǒng)中的應用實例。

2.1 任務可執(zhí)行性檢查

例如，外呼任務需要在指定“任務開始時間”和“任務結(jié)束時間”中運行，并且在“啟用”狀態(tài)才能運行，而且單個外呼任務的進程需要通過查詢數(shù)據(jù)庫定時檢查（例如：1分鐘）該任務是繼續(xù)運行，還是終止運行。當多個外呼任務并行運行時，這種查詢會給系統(tǒng)增加負擔。

若使用內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，將每個任務的狀態(tài)信息以key/value對的方式存儲在Memcached的“任務信息表”中（key=任務id，value：是否可運行標志），在插入任務時，在Memcached的“任務狀態(tài)表”中插入一條數(shù)據(jù)；當“任務開始時間”和“任務結(jié)束時間”或“狀態(tài)”發(fā)生改變時，根據(jù)key對應改變Memcached的“任務信息表”的value值。在外呼任務進行中，查詢?nèi)蝿帐欠窨蛇\行時不再需要查詢數(shù)據(jù)庫，一般情況下只需要查詢Memcached即可，從而減少了對數(shù)據(jù)庫的訪問。

2.2 日程檢查

         在呼叫中心路由時，有時候需要提供根據(jù)日程進行路由的功能，例如滿足某個日程（例如：每年的“10月1日00:00:00”到“10月7日23:59:59”的日程）時才路由到A中繼。一個日程可以對應多個條目，若在路由前需要要驗證當前時間是否滿足日程，那對應需要查詢兩表的信息，還需要是否滿足日程條件。當并發(fā)很多個用戶進行呼叫時，這種檢查會給系統(tǒng)增加很大的負荷，在此處也可以使用內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)來解決問題。

         開發(fā)定時觸發(fā)（1分鐘執(zhí)行一次）程序去日程表和日程條目表中查詢多條信息，將當前時間與某個日程比較，將其存入Memcached中的“日程表”中，key為日程鍵，value為當前時間是否在當前日程內(nèi)的標志。

         路由程序根據(jù)日程鍵檢查Memcached中的“日程表”，若滿足某個日程，則路由到A中繼，基本不再需要針對日程對數(shù)據(jù)庫進行查詢。

3、應用禁忌

3.1 不要將Memcached當數(shù)據(jù)庫用

Memcached 的首要目的就是加快數(shù)據(jù)的響應時間，否則數(shù)據(jù)從其他數(shù)據(jù)源構(gòu)建或恢復需要很長時間。一個典型的例子就是從一個數(shù)據(jù)庫中恢復信息，特別是在信息顯示給用戶前 需要對信息進行格式化或處理的時候。Memcached 被設(shè)計用來將信息存儲在內(nèi)存中以避免每次在數(shù)據(jù)需要恢復時重復執(zhí)行相同的任務。

切不可將 Memcached 用作運行應用程序所需信息的惟一信息源；數(shù)據(jù)應總是可以從其他信息源獲取。此外，要記住 Memcached 只是一個鍵/值的存儲。不能在數(shù)據(jù)上執(zhí)行查詢，或者對內(nèi)容進行迭代來提取信息。

3.2 不要使用Memcached存儲大批量數(shù)據(jù)

         首先Memcached空間大小不算大，而且主要用于緩存，所以不應該在Memcached中存儲大批量數(shù)據(jù)。若在Memcached中按照一定格式存儲數(shù)據(jù)表的行數(shù)據(jù)，而且表的數(shù)據(jù)量又很大，首先空間不允許，而且查詢非常麻煩，此類數(shù)據(jù)適合保存在數(shù)據(jù)庫中。

3.2 Memcached并不安全

為了確保最佳性能，Memcached 并未提供任何形式的安全性，沒有身份驗證，也沒有加密。這意味著對 memcached 服務器的訪問應該這么處理：一是通過將它們放到應用程序部署環(huán)境相同的私有側(cè)，二是如果安全性是必須的，那么就使用 UNIX® socket 并只允許當前主機上的應用程序訪問此 Memcached 服務器。

這多少犧牲了一些靈活性和彈性，以及跨網(wǎng)絡上的多臺機器共享 RAM 緩存的能力，但這是在目前的情況下確保 memcached 數(shù)據(jù)安全性的惟一一種解決方案。

4、附錄

         《常用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫介紹》：

http://www.360doc.com/content/10/1202/16/3196411_74404034.shtml

         《內(nèi)存數(shù)據(jù)庫_百度百科》：

         http://baike.baidu.com/view/1210875.htm

         《memcached_百度百科》：

         http://baike.baidu.com/view/794242.htm

《使用memcached提升站點性能》：