开发者学堂课程【高校精品课-上海交通大学-企业级应用体系架构：Caching】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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Caching （二）
内容介绍：
一、Memcached
二、MemCached - Storage Commands
三、MemCached - Memory Management
四、Redis
五、Clusterina
三、MemCached - Memory Management
memcached 里面放的是 vlume，就是对象，对象有大有小，如何充分高效的利用内存，在内存里面把所有的对象分成不同的 chunks，再分成小的放对象的块，有的放88个字节，有分成112字节，有分成114的，以此类推，有比较大的柜子，分成一堆小抽屉，一堆中等抽屉，一堆大抽屉，一堆更大的抽屉，排列在柜子里，放戒指或者耳环的小东西，找最小的柜给塞进去，当要放一本书或者是一个手机，一个相机的时候，就找比较大的柜子塞进去，比如放枕头，放被子，找个更大的地方塞进去，总是在找能放得下东西的最小的柜子，找最贴近的放，最节约内存，memcached 就是这个道理，放 person 类对象的时候，要看一个 person 要多少个字节，比如有100个字节，会找到比100个大的最小的 chunks，比如112个字节，在 chunks 里找空位，把东西扔进去，从处理规则可以看到使用内存的方式非常节约。
memcached 在部署时可以有多个节点，可以起三个节点，端口号不一样，或者在三台机器上跑，有一个数据设置tokyo，塞进节点里面的哪个一个才能把它读出来，这件事情不需要 memcached 自己进行处理，memcached 三个节点彼此之间不需要做任何的通信，三个彼此可以独立的存在，找到 tokyo 存放的地址取决于客户端的程序，memcached 可以提供算法，只要用算法就可以，memcached 要求客户端在启动的时候，要配当前有多少台服务器，所以可以看到只配了一个，在11211端口上，提供算法库里面选算法，比如在三个节点之间做 hash，把存到哪个节点，服务器三个之间不需要通信，选中一种算法告诉有多少个节点，拿着键做 hash 就得到应该在哪个上面存，所以在获取 tokyo 对象的时候，只要算法没变，仍然是在列表上做 hash 就能在节点上找到数据，所以在集群里面可以看到，memcached 采用一种比较简单的方式，但是效率比较高，节点之间不需要通信，一个数据一定会存在节点当中的某一个上，服务器端自己通过 hash 确定位置在哪里，不需要控制节点，所有的请求必须转发给控制节点，控制节点再决定后台到哪里拿，把位置变得透明，让客户端直接说清楚服务器有哪一些，方法可以看到 memcached 的实现比较简单，比较灵活，效率比较高，但是有致命缺陷，如果在运行过程中，节点崩了，算法正好在 node1，拿不到就要自己维护，而且需要把列表重新更新，再完全靠客户端的程序，看将来数据应该往哪里更合适，如果有管理节点在屏蔽事情，到底有多少个节点，以及用什么算法完全靠管理节点屏蔽，客户端只把 P 交给管理节点，让它决定到哪里存储，避免节点直接被客户端给看到，直接对客户端产生影响问题，但是一旦这样做 memcached 管理节点就会变得非常重要，有可能成为系统的瓶颈，本来大量的客户端直接就算出在哪里，直接访问三点节点，现在要把大量的客户端的请求全部发到管理节点，管理节点再处理它就有可能成为瓶颈，而且还可能成为单一故障节点，所以基于考虑memcached 不要它，这也是设计的原则，需要节点是屏蔽后台的差异化，还是消除系统当中单一故障节点，即使是崩的节点，另外两个节点上的数据也能用，哪方式好，需要做权衡。
如果数据在进行存储中内存不够，需要增加节点，在 hash 有三个节点，除以三得到余数，余数是零一二，三个当中的一个，三个节点存储节点的标志是零一二，把的键拿出来，累加以后除以三得到结果，就知道在三个节点里哪一个，但是如果内存不够，增加一个，如果除以四类，之前已经存储的节点就找不到，为了避免这样的情况，memcached 用一致性 hash 算法，算法也被称为 chord，节点不光是数据，节点本身也参与到 hash 算法里，所有的数据以及节点都给不同的 id，用 hash 算完之后就是零，比如用四个字节的数值表示数据的 id，算完之后就会有零到二的32次方减一个空位，取值范围在范围内，针对每一个节点，大于零小于第一个节点的 hash 值对应的数据存到节点上，把所有的节点，所有的数据的 hash 值排序，大于节点的 hash 值小于节点的 hash 值的时候，把两个数据存到节点上，所有的数据都存在大于它最小的节点的上面，hash 值大于自身的 hash 值，所有的节点里面最小的，比节点大的有三个节点，但是存储存离的最近的大的节点，存储节点和数据一起在参与 hash，整个四个字节在存储所有的数据，所以最多是零到32次方减一，再往外就溢出，所以最后可以看到像环一样，溢出回到零。
当增加节点的时候，当放到第五个节点，只要把 node5的数据存在 node4节点上，当插入一个节点，计算它的hash，hash 值比新插入的节点小的一部分数据，从原节点上删除，存到新的节点上就可以，只移动几个数据，其它的数据都不动，保证原存储的位置不动，发现增加一个节点不会带来太大的麻烦，原来的节点上面存储的那些数据不受任何影响，原来在哪找，还是在哪找，只有一部分数据发生变化，做修改的时候，查找的时候，大部分的数据是不动的，也不会受影响，小部分的数据要挪动一下，但是查找的算法不动，还是在找比节点最小的，比数据 hash 值大的最小的节点，可以看到使用 hash 可以任意的添加新节点，节点数量增加，有一部分数据会发生变化，后续新加的数据也不受影响，可以随意的增加节点数量。移出节点，节点浪费，所有的内存都没有被利用，把原来的数据挪到的下一个存储节点上就可以删掉，增加和删除都变得非常简单，于是两个东西和前面的客户端通过 hash 的方式确定数据存储的位置，一起组合使用，会发现 memcached 的实践方式非常的灵活，就是想要的的东西，一致性 hash，算法里面有，在很多地方都会利用，存储节点和所有的单个的数据全部参与 hash 计算，得到固定长度，可以是四个字节，也可以是16个字节，看数据的量，固定长度的hash值，因为 hash 是固定长度，所以0是2的32次方，在节点上就是0是2的32次方，溢出了，所以在环里，于是有数据存储分布的协议。
