在Ubuntu 14.04上安装和使用Memcache的方法

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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：

sudo apt-get update
sudo apt-get install 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：

sudo nano /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。

<?php
phpinfo();
?>

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://<span class="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  6584  0.0  0.0 327448  3004 ?        Sl   14:07   0:00 /usr/bin/memcached -m 64 -p 11211 -u memcache -l 127.0.0.1
demouser  6636  0.0  0.0  11744   904 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：

sudo service 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：

sudo nano /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
<span class="highlight">$mem = new Memcached();</span>
<span class="highlight">$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);</span>
?&gt;

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();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);<span class="highlight">$result = $mem->get("blah");</span>
?&gt;

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 = $mem->get("blah");<span class="highlight">if ($result) {</span><span class="highlight">echo $result;</span>
<span class="highlight">} else {</span><span class="highlight">echo "No matching key found.  I'll add that now!";</span><span class="highlight">$mem->set("blah", "I am data!  I am held in memcached!") or die("Couldn't save anything to memcached...");</span>
<span class="highlight">}</span>
?&gt;

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://<span class="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 = new Memcached();
$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 = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);mysql_connect("localhost", "test", "testing123") or die(mysql_error());
mysql_select_db("mem_test") or die(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 = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);mysql_connect("localhost", "test", "testing123") or die(mysql_error());
mysql_select_db("mem_test") or die(mysql_error());$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 = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);mysql_connect("localhost", "test", "testing123") or die(mysql_error());
mysql_select_db("mem_test") or die(mysql_error());$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 = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);mysql_connect("localhost", "test", "testing123") or die(mysql_error());
mysql_select_db("mem_test") or die(mysql_error());$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 = new Memcached();
$mem->addServer("127.0.0.1", 11211);mysql_connect("localhost", "test", "testing123") or die(mysql_error());
mysql_select_db("mem_test") or die(mysql_error());$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($query)) or die(mysql_error());$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://<span class="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。