memcached之理解memcached的内存存储
memcached之理解memcached的内存存储
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下面介绍memcached的内部构造的实现方式，以及内存的管理方式，以及memcached的内部构造导致的弱点也将加以说明。
Slab Allocation机制：整理内存以便重复使用
最近的memcached默认情况下采用了名为Slab Allocator的机制分配、管理内存。在该机制出现以前，内存的分配是通过对所有记录简单地进行malloc和free来进行的。但是，这种方式 会导致内存碎片，加重操作系统内存管理器的负担，最坏的情况下，会导致操作系统比memcached进程本身还慢。Slab Allocator就是为解决该问题而诞生的。
Slab Allocator的基本原理是按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块，以完全解决内存碎片的问题。Slab Allocation的原理相当简单。 将分配的内存分割成各种尺寸的块(chunk),并把尺寸相同的块分成组(chunk的集合).而且，slab allocator还有重复使用已分配的内存的目的。也就是说，分配到的内存不会释放，而是重复利用。
Slab Allocation的主要术语：
Page: 分配给Slab的内存空间，默认是1MB。分配给Slab之后根据slab的大小切分成chunk。
Chunk: 用于缓存记录的内存空间。
Slab Class: 特定大小的chunk的组。
在Slab中缓存记录的原理
下面说明memcached如何针对客户端发送的数据选择slab并缓存到chunk中。
memcached根据收到的数据的大小，选择最适合数据大小的slab。memcached中保存着slab内空闲chunk的列表，根据该列表选择chunk，然后将数据缓存于其中。
Slab Allocator的缺点
Slab Allocator解决了当初的内存碎片问题，但新的机制也给memcached带来了新的问题。这个问题就是， 由于分配的是特定长度的内存，因此无法有效利用分配的内存。例如，将100字节的数据缓存到128字节的chunk中，剩余的28字节就浪费了。
对于该问题目前还没有完美的解决方案，但在文档中记载了比较有效的解决方案。就是说，如果预先知道客户端发送的数据的公用大小，或者仅缓存大小相同的数据的情况下，只要使用适合数据大小的组的列表，就可以减少浪费。但是很遗憾，现在还不能进行任何调优，只能期待以后的版本了。但是，我们可以调节slab class的大小的差别。
使用Growth Factor进行调优
memcached在启动时指定Growth Factor因子(通过-f选项)，就可以在某种程序上控制slab之间的差异。 默认值为1.25。但是，在该选项出现之前，这个因子曾经固定2，称为"powers of 2"策略。
来看看现在的默认设置(f=1.25)时的输出:
将memcached引入产品，或是直接使用默认值进行部署时，最好是重新计算一下数据的预期平均长度，调整growth factor,以获得最愉当的设置。内存是珍贵的资源，浪费就太可惜了。
查看memcached的内部状态
memcached有一个名为 stats的命令，使用它可以获得各种各样的信息。执行命令的方法很多，用telnet最为简单：
$ telnet 主机名 端口号
$ memcached-tool 主机名：端口 选项
查看slabs使用状况时无需指定选项，因此用下面的命令即可：
$ memcached-tool 主机名：端口
获得的信息如下：
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下面介绍memcached的内部构造的实现方式，以及内存的管理方式，以及memcached的内部构造导致的弱点也将加以说明。
Slab Allocation机制：整理内存以便重复使用
最近的memcached默认情况下采用了名为Slab Allocator的机制分配、管理内存。在该机制出现以前，内存的分配是通过对所有记录简单地进行malloc和free来进行的。但是，这种方式 会导致内存碎片，加重操作系统内存管理器的负担，最坏的情况下，会导致操作系统比memcached进程本身还慢。Slab Allocator就是为解决该问题而诞生的。
Slab Allocator的基本原理是按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块，以完全解决内存碎片的问题。Slab Allocation的原理相当简单。 将分配的内存分割成各种尺寸的块(chunk),并把尺寸相同的块分成组(chunk的集合).而且，slab allocator还有重复使用已分配的内存的目的。也就是说，分配到的内存不会释放，而是重复利用。
Slab Allocation的主要术语：
Page: 分配给Slab的内存空间，默认是1MB。分配给Slab之后根据slab的大小切分成chunk。
Chunk: 用于缓存记录的内存空间。
Slab Class: 特定大小的chunk的组。
在Slab中缓存记录的原理
下面说明memcached如何针对客户端发送的数据选择slab并缓存到chunk中。
memcached根据收到的数据的大小，选择最适合数据大小的slab。memcached中保存着slab内空闲chunk的列表，根据该列表选择chunk，然后将数据缓存于其中。
Slab Allocator的缺点
Slab Allocator解决了当初的内存碎片问题，但新的机制也给memcached带来了新的问题。这个问题就是， 由于分配的是特定长度的内存，因此无法有效利用分配的内存。例如，将100字节的数据缓存到128字节的chunk中，剩余的28字节就浪费了。
对于该问题目前还没有完美的解决方案，但在文档中记载了比较有效的解决方案。就是说，如果预先知道客户端发送的数据的公用大小，或者仅缓存大小相同的数据的情况下，只要使用适合数据大小的组的列表，就可以减少浪费。但是很遗憾，现在还不能进行任何调优，只能期待以后的版本了。但是，我们可以调节slab class的大小的差别。
使用Growth Factor进行调优
memcached在启动时指定Growth Factor因子(通过-f选项)，就可以在某种程序上控制slab之间的差异。 默认值为1.25。但是，在该选项出现之前，这个因子曾经固定2，称为"powers of 2"策略。
让我们用以前的设置，以verbose模式启动memcached试试看：
$ memcached -f 2 -vv下面是启动后的verbose输出：
slab class 1: chunk size 128 perslab 8192 slab class 2: chunk size 256 perslab 4096 slab class 3: chunk size 512 perslab 2048 slab class 4: chunk size 1024 perslab 1024 ...可见，从128字节的组开始，组的大小依次增大为原来的2倍。这样设置的问题是，slab之间的差别比较大，有些情况下就相当浪费内存。因此，为尽量减少内存浪费，两年前追加了growth factor这个选项。
来看看现在的默认设置(f=1.25)时的输出:
slab class 1: chunk size 88 perslab 11915 slab class 2: chunk size 112 perslab 9362 slab class 3: chunk size 144 perslab 7281 slab class 4: chunk size 184 perslab 5698 ...可见，组间差距比因子为2时小得多，更适合缓存几百字节的记录。
将memcached引入产品，或是直接使用默认值进行部署时，最好是重新计算一下数据的预期平均长度，调整growth factor,以获得最愉当的设置。内存是珍贵的资源，浪费就太可惜了。
查看memcached的内部状态
memcached有一个名为 stats的命令，使用它可以获得各种各样的信息。执行命令的方法很多，用telnet最为简单：
$ telnet 主机名 端口号
连接到memcached之后，输入stats再按回车，即可获得包括资源利用率在内的各种信息。此外，输入"stats slabs"或"stats items"还可以获得关于缓存记录的信息。结束程序请输入quit。
$ telnet localhost 11211 Trying ::1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. stats STAT pid 481 STAT uptime 16574 STAT time 1213687612 STAT version 1.2.5 STAT pointer_size 32 STAT rusage_user 0.102297 STAT rusage_system 0.214317 STAT curr_items 0 STAT bytes 0 STAT curr_connections 6 STAT total_connections 8 STAT connection_structures 7 STAT cmd_get 0 STAT cmd_set 0 STAT get_hits 0 STAT get_messes 0 STAT evictions 0 STAT bytes_read 20 STAT bytes_written 465 STAT limit_maxbytes 67108864 STAT threads 4 END quit
$ memcached-tool 主机名：端口 选项
查看slabs使用状况时无需指定选项，因此用下面的命令即可：
$ memcached-tool 主机名：端口
获得的信息如下：
# Item_Size Max_age IMB_pages Count Full? 1 104B 1394292 s 1215 12249628 yes ....各列的含义为：
| 列 |
含义 |
| # |
slab class编号 |
| Item_Size |
Chunk大小 |
| Max_age |
LRU内最旧的记录的生存时间 |
| IMB_pages |
分配给Slab的页数 |
| Count |
Slab内的记录数 |
| Full? |
Slab内是否含有空闲chunk |