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简单梳理memcached工作原理/工作流程/优化建议
一、memcached工作原理
基本概念:slab,page,chunk。
slab,是一个逻辑概念。它是在启动memcached实例的时候预处理好的,每个slab对应一个chunk size,也就是说不同slab有不同的chunk size。具体分配多少个slab由参数 -f (增长因子)和 -n (chunk最小尺寸)决定的。
page,可以理解为内存页。大小固定为1m。slab会在存储请求时向系统申请page,并将page按chunk size进行切割。
chunk,是保存用户数据的最小单位。用户数据item(包括key,value)最终会保存到chunk内。chunk规格是固定的,如果用户数据放进来后还有剩余则这剩余部分不能做其他用途。
二、memcached工作流程
memcahed实例启动,根据 -f 和 -n 进行预分配slab。以 -n 为最小值开始,以 -f 为比值生成等比数列,直到1m为止(每个slab的chunk size都要按8的倍数进行补全,比如:如果按比值算是556的话,会再加4到560成为8的整倍数)。然后每个slab分配一个page。当用户发来存储请求时(key,value),memcached会计算key+value的大小,看看属于哪个slab。确定slab后看里面的是否有空闲chunk放key+value,如果不够就再向系统申请一个page(如果此时已经达到 -m 参数设置的内存使用上限,则看是否设置了 -M 。如果设置了 -M 则返回错误提示,否则按LRU算法删除数据)。申请后将该page按本slab的chunk size 进行切割,然后分配一个来存放用户数据。
注意:
1)chunk是在page里面划分的,而page固定为1m,所以chunk最大不能超过1m。
2)chunk实际占用内存要加48B,因为chunk数据结构本身需要占用48B。
3)如果用户数据大于1m,则memcached会将其切割,放到多个chunk内。
4)已分配出去的page不能回收。
三、优化建议
1)-n 参数的设置,注意将此参数设置为1024可以整除的数(还要考虑48B的差值),否则余下来的部分就浪费了。
2)不要存储超过1m的数据。因为要拆成多个chunk,计算和时间成本都成倍增加。
3)善用stats命令查看memcached状态。
4)消灭eviction(被删除的数据)。
造成eviction是因为内存不够,有三个思路:
(1)在CPU有余力的情况下开启压缩(PHP扩展);
(2)增加内存;
(3)调整-f参数,减少内存浪费。
5)调整业务代码,提高命中率。
6)缓存小数据。省带宽,省网络I/O时间,省内存。
7)根据业务特点,为数据尺寸区间小的业务分配专用的memcached实例。这样可以调小 -f 参数,使数据集中存在少数几个slab上,内存浪费较少。
启动时最重要的参数:
-m 整个memcached最大内存
-f chunk大小增长因子
-n chunk最小分配空间
-C 禁用CAS
-vvv 打印详细信息
我们通过计算可以看出,每个slab的chunk size大小都是上一个大小的1.25倍,1.25就是memcached启动时制定的-f的值,所以,要根据不同的业务场景调整,既要尽可能少的减少内存浪费,又要存得下我们业务中的数据,再举个例子,加入我们的业务很BT,大小都是200kb,我们该怎么做?那当然是要保证我们申请的chunk大小都是200kb了,虽然memcached并不支持这么做。假如创建了38个slabs,最后数据全都落到了第20-25个slab中,那0-19和26-38的内存就被浪费了,这只是能评估出来的,还有一种情况,加入我们的chunk大小是500kb,数据才200kb,因为每个chunk都只能存储一个,所以一个chunk就会有500kb-200kb的空间浪费,如果有一千万个chunk要存,那将会浪费多少空间?所以,在使用memcached之前,先要评估你的数据,根据它去调整-f因子。
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