摘要

在高并發環境下，大量的讀、寫請求涌向數據庫，此時磁盤IO將成為瓶頸，從而導致過高的響應延遲，因此緩存應運而生。無論是單機緩存還是分布式緩存都有其適應場景和優缺點，當今存在的緩存產品也是數不勝數，最常見的有redis和memcached等，既然是分布式，那么他們是怎么實現分布式的呢？本文主要介紹分布式緩存服務mencached的分布式實現原理。

計算機體系緩存

什么是緩存，我們先看看計算機體系結構中的存儲體系，根據馮?諾依曼計算機體系結構模型，計算機分為五大部分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。結合現代計算機，CPU包含運算器和控制器兩個部分，CPU負責計算，其需要的數據由存儲提供，存儲分為幾個級別，就拿我當前的PC舉個例子，我的機器存儲清單如下：

    1.356G的磁盤

除了上述部分，還有CPU內的寄存器，當然有的計算機還有一級緩存等。CPU運算器工作的時候需要數據，數據哪里來？首先從距離CPU最近的二級緩存去拿，這塊緩存速度最快，通常也是體積最小，因為價格最貴：

存儲金字塔

如上圖所示，存儲體系就像個金子塔，最上層最快，價格最貴，最下層最慢，價格也最便宜，CPU的數據源優先級一層層從上到下去尋找數據。

很顯然，除了最慢的那塊存儲，在計算機體系中，相對較快的那些存儲都可以被稱為緩存，他們解決的問題是讓存儲訪問更快。

緩存應用系統

計算機體系存儲系統模型擴展到應用也是一樣，應用需要數據，數據哪里來？緩存(更快的存儲)->DB（較慢的存儲），他們的工作流程大致如下圖所示：

帶緩存的存儲訪問一般模型

如上圖所示，緩存應用系統一般存儲訪問流程：首先訪問緩存較快的存儲介質，如果命中且未失效則返回內容，如果未命中或失效則訪問較慢的存儲介質將內容返回同時更新緩存。

memcached簡介

什么是memcached

memcached是LiveJournal旗下的Danga Interactive公司的Brad Fitzpatric為首開發的一款軟件。現在已經成為mixi、hatena、Facebook、Vox、LiveJournal等眾多服務中提高Web應用擴展性的重要因素。傳統的Web應用都將數據保存到RDBMS中，應用服務器從RDBMS中讀取數據、處理數據并在瀏覽器中顯示。但是隨著數據量增大、訪問的集中、就會出現RDBMS的負擔加重、數據庫響應變慢、導致整個系統響應延遲增加。

而memcached就是為了解決這個問題而出現的，memcached是一款高性能的分布式內存緩存服務器，一般目的是為了通過緩存數據庫的查詢命中減少數據庫壓力、提高應用響應速度、提高可擴展性。

memcached緩存應用

memcached緩存特點

    1.協議簡單

memcached分布式原理