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memcached全面剖析–4. memcached的分布式算法
网友分享于:Jan 1, 1970 8:00:00 AM    来源: IT货架   
原文链接:http://gihyo.jp/dev/feature/01/memcached/0004 我是Mixi的长野。 第2次、 第3次 由前坂介绍了memcached的内部情况。本次不再介绍memcached的内部结构, 开始介绍memcached的分布式。 memcached的分布式 正如第1次中介绍的那样, memcached虽然称为“分布式”缓存服务器,但服务器端并没有“分布式”功能。 服务器端仅包括 第2次、 第3次 前坂介绍的内存存储功能,其实现非常简单。 至于memcached的分布式,则是完全由客户端程序库实现的。 这种分布式是memcached的最大特点。 memcached的分布式是什么意思? 这里多次使用了“分布式”这个词,但并未做详细解释。 现在开始简单地介绍一下其原理,各个客户端的实现基本相同。 下面假设memcached服务器有node1~node3三台, 应用程序要保存键名为“tokyo”“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma” 的数据。 图1 分布式简介:准备 首先向memcached中添加“tokyo”。将“tokyo”传给客户端程序库后, 客户端实现的算法就会根据“键”来决定保存数据的memcached服务器。 服务器选定后,即命令它保存“tokyo”及其值。 图2 分布式简介:添加时 同样,“kanagawa”“chiba”“saitama”“gunma”都是先选择服务器再保存。 接下来获取保存的数据。获取时也要将要获取的键“tokyo”传递给函数库。 函数库通过与数据保存时相同的算法,根据“键”选择服务器。 使用的算法相同,就能选中与保存时相同的服务器,然后发送get命令。 只要数据没有因为某些原因被删除,就能获得保存的值。 图3 分布式简介:获取时 这样,将不同的键保存到不同的服务器上,就实现了memcached的分布式。 memcached服务器增多后,键就会分散,即使一台memcached服务器发生故障 无法连接,也不会影响其他的缓存,系统依然能继续运行。 接下来介绍第1次 中提到的Perl客户端函数库Cache::Memcached实现的分布式方法。 Cache::Memcached的分布式方法 Perl的memcached客户端函数库Cache::Memcached是 memcached的作者Brad Fitzpatrick的作品,可以说是原装的函数库了。 Cache::Memcached - search.cpan.org 该函数库实现了分布式功能,是memcached标准的分布式方法。 根据余数计算分散 Cache::Memcached的分布式方法简单来说,就是“根据服务器台数的余数进行分散”。 求得键的整数哈希值,再除以服务器台数,根据其余数来选择服务器。 下面将Cache::Memcached简化成以下的Perl脚本来进行说明。 use strict; use warnings; use String::CRC32; my @nodes = ('node1','node2','node3'); my @keys = ('tokyo', 'kanagawa', 'chiba', 'saitama', 'gunma'); foreach my $key (@keys) { my $crc = crc32($key); # CRC値 my $mod = $crc % ( $#nodes + 1 ); my $server = $nodes[ $mod ]; # 根据余数选择服务器 printf "%s => %s\n", $key, $server; } Cache::Memcached在求哈希值时使用了CRC。 String::CRC32 - search.cpan.org 首先求得字符串的CRC值,根据该值除以服务器节点数目得到的余数决定服务器。 上面的代码执行后输入以下结果: tokyo => node2 kanagawa => node3 chiba => node2 saitama => node1 gunma => node1 根据该结果,“tokyo”分散到node2,“kanagawa”分散到node3等。 多说一句,当选择的服务器无法连接时,Cache::Memcached会将连接次数 添加到键之后,再次计算哈希值并尝试连接。这个动作称为rehash。 不希望rehash时可以在生成Cache::Memcached对象时指定“rehash => 0”选项。 根据余数计算分散的缺点 余数计算的方法简单,数据的分散性也相当优秀,但也有其缺点。 那就是当添加或移除服务器时,缓存重组的代价相当巨大。 添加服务器后,余数就会产生巨变,这样就无法获取与保存时相同的服务器, 从而影响缓存的命中率。用Perl写段代码来验证其代价。 use strict; use warnings; use String::CRC32; my @nodes = @ARGV; my @keys = ('a'..'z'); my %nodes; foreach my $key ( @keys ) {
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