Перейти к основному содержимому

Первые шаги с Memcached

В РАЗРАБОТКЕНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО

Разработчику Аналитику Тестировщику
Архитектору Инженеру

Установка системы Memcached​

Процесс установки требует наличия серверного компонента (daemon) и клиентских утилит. В отличие от баз данных, Memcached не хранит метаданные о схемах или структурах.

Требования к системе​

  • Операционная система: Linux (Debian/Ubuntu/CentOS), macOS или Windows.
  • Права администратора на машине.
  • Минимум 512 МБ оперативной памяти (рекомендуется выделение под кэш).
  • Доступ к интернету для загрузки пакетов.

Алгоритм установки​

Вариант А: Установка на Linux (на примере Ubuntu/Debian)​

Откройте терминал и выполните следующие команды:

sudo apt update
sudo apt install memcached libmemcached-tools

После завершения установки проверьте статус службы:

sudo systemctl status memcached

Для входа в интерактивную оболочку используйте команду telnet или nc:

telnet localhost 11211

Примечание: Если telnet не установлен, используйте nc:

nc localhost 11211

Вариант Б: Использование Docker (универсальный способ)​

Создание контейнера позволяет изолировать среду разработки:

docker run --name my-memcached \
  -d \
  -p 11211:11211 \
  memcached:latest

Подключение к контейнеру выполняется командой:

docker exec -it my-memcached sh
memcached -v
# Для подключения к консоли:
nc localhost 11211

Создание базы данных​

В Memcached отсутствует понятие «база данных» или «коллекция». Все данные хранятся в едином общем пространстве имен, разделенном только уникальными ключами. Нет необходимости создавать пространство перед началом работы.

Принцип работы пространства имен​

Сервер Memcached обрабатывает все входящие запросы как операции над глобальным хеш-таблицей. Ключи должны быть уникальными в пределах всего кластера.

Графический способ (Memcached GUI)​

Существуют сторонние веб-интерфейсы (например, PHP-Memcached-GUI), которые позволяют визуализировать ключи и их значения. Однако стандартный инструмент — это текстовый протокол.

Важно помнить, что Memcached не имеет механизмов персистентности. При остановке сервиса или перезагрузке сервера все данные исчезают.

Создание структур данных и вставка элементов​

Memcached поддерживает только один тип структуры данных — строку (String). Любые сложные объекты (JSON, списки, массивы) должны быть сериализованы в строку перед сохранением.

Синтаксис вставки строки​

Команда set создает или обновляет значение.

set key_name 0 3600 11
Hello World

Разбор параметров:

  • key_name: Уникальный идентификатор (максимум 250 байт).
  • 0: Флаги (обычно 0, иногда используются битовые маски для специфичных типов).
  • 3600: Время жизни (TTL) в секундах (1 час). После этого времени ключ удалится автоматически.
  • 11: Длина значения в байтах (длина строки "Hello World").
  • Тело сообщения: Само значение, за которым следует пустая строка (перевод строки).

Синтаксис вставки JSON-объекта​

Сериализация объекта сотрудника в строку перед сохранением:

set employee:1001 0 86400 45
{"first_name":"Ivan","last_name":"Ivanov","salary":75000}

Анализ компонентов определения​

  • Ключ: Текстовая строка. Рекомендуется использовать префиксы для группировки (например, employee:, user:, session:).
  • Значение: Произвольная строка. Не может превышать размер, указанный в конфигурации сервера (по умолчанию часто 1 МБ).
  • Тайм-аут (TTL): Обязательный параметр. Если установить 0, значение будет храниться вечно, пока не закончится память.
  • Флаги: Целое число, используемое приложением для кодирования типа данных (не используется самим сервером для логики).

Добавление ограничений и индексов​

Memcached не поддерживает ограничения целостности, индексы, внешние ключи или валидацию схем. Архитектура системы построена на максимальной скорости доступа, что исключает дополнительные проверки.

Обеспечение уникальности​

Уникальность обеспечивается самим механизмом ключей. При попытке сохранить значение с уже существующим ключом старое значение перезаписывается новым.

Сценарии управления памятью​

Вместо индексов Memcached использует алгоритмы вытеснения данных при заполнении памяти:

  • LRU (Least Recently Used): Удаляет данные, которые использовались реже всего.
  • LFU (Least Frequently Used): Удаляет данные, которые использовались реже всего.
  • ARC (Adaptive Replacement Cache): Гибридный алгоритм.

Администрирование осуществляется через изменение лимита памяти сервера.

Выполнение CRUD операций​

CRUD в Memcached реализуется через простейшие команды протокола.

Создание записей (Create)​

Вставка новой строки:

set user:online_status true 0 60

Вставка сложного объекта с TTL:

set session:abc123 0 3600 50
{"user_id":100,"role":"admin"}

Проверка существования ключа перед вставкой (условная запись):

add user:temp_data 0 3600 10
Value here

Примечание: Команда add сработает только если ключ не существует. Если ключ есть, вернется ошибка NOT_STORED.

Чтение данных (Read)​

Выборка строки:

get user:online_status

Выборка нескольких ключей за один запрос (оптимизация сети):

get user:online_status session:abc123

Получение информации о ключах (статус, время жизни):

stats cachedump <номер_сегмента> <количество>

Обновление данных (Update)​

Изменение значения строки:

set user:online_status false 0 60

Инкрементация числа (счетчик посещений):

incr counter:page_views 1

Декрементация числа:

decr counter:downloads 1

Удаление данных (Delete)​

Удаление конкретного ключа:

delete user:1001

Удаление всех ключей (осторожно!):

flush_all

Примечание: Команда flush_all удаляет все данные во всех сегментах памяти. Можно добавить задержку:

flush_all 60

(Очистка произойдет через 60 секунд).

Создание представлений (Views)​

В Memcached нет концепции представлений (VIEW). Данные хранятся в плоском виде. Реализация виртуальных таблиц достигается на уровне приложения путем агрегации нескольких ключей.

Пример реализации «представления» через агрегацию​

Представление списка активных пользователей формируется в коде приложения путем выборки набора ключей:

# Псевдокод приложения
active_users = []
for key in ["user:1", "user:2", "user:3"]:
    data = cache.get(key)
    if data and json.loads(data)["status"] == "active":
        active_users.append(json.loads(data))

Использование префиксов для группировки​

Хотя прямого поиска по шаблону нет, приложение может поддерживать список ключей в отдельной коллекции (например, в Redis или базе данных), чтобы знать, какие ключи существуют.

Создание функций и процедур с агрегатными функциями и Join​

В Memcached отсутствуют триггеры, хранимые процедуры и поддержка JOIN. Вся логика обработки данных возлагается на приложение.

Функция с агрегатными функциями​

Расчет средней зарплаты невозможен внутри сервера. Приложение должно выполнить следующее:

  1. Получить список ID сотрудников из таблицы или другого источника.
  2. Запросить данные каждого сотрудника по ключу.
  3. Вычислить среднее значение в памяти приложения.

Процедура с использованием Pub/Sub​

Memcached не поддерживает систему публикаций/подписок. Для обмена событиями между сервисами используются другие технологии (RabbitMQ, Kafka, Redis Pub/Sub).

Триггерная логика (Validation Rules)​

Прямых триггеров в Memcached нет. Проверка условий осуществляется на стороне клиента перед отправкой команды set или add.

Пример проверки: зарплата не может быть отрицательной.

salary = get_salary_from_input()
if salary < 0:
    raise ValueError("Salary cannot be negative")

cache.set(f"employee:{id}", {"salary": salary}, time=3600)

Приложение гарантирует корректность данных до их попадания в кэш.

Освоение главы0%