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Memcached安装使用和源码调试

发布时间：2023/11/27 41 豆豆

生活随笔收集整理的这篇文章主要介绍了 Memcached安装使用和源码调试小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.

memcached官网：http://memcached.org/

一.安装

下载

# wget http://www.memcached.org/files/memcached-1.4.25.tar.gz

解压

# tar xzvf memcached-1.4.25.tar.gz

#cd memcached-1.4.25

配置

#./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr

注意这里选择libevent的位置即可例如你的是在–with-libevent=/usr/local/libevent/

# ./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr/local/libevent

编译安装

# make && make install

---------------需要依赖安装libevent-------------------

libevent官网 http://libevent.org/

# wget https://github.com/libevent/libevent/releases/download/release-2.0.22-stable/libevent-2.0.22-stable.tar.gz
# tar xzvf libevent-2.0.22-stable.tar.gz
# cd libevent-2.0.22-stable
# ./configure --prefix=/usr/local/libevent
# make && make install

----------------------------------

二.使用

启动

# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 100 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512 -P /usr/local/memcached/memcached.pid

启动参数：

memcached 1.4.2
-p <num>      监听的TCP端口(默认: 11211)
-U <num>      监听的UDP端口(默认: 11211, 0表示不监听)
-s <file>     用于监听的UNIX套接字路径（禁用网络支持）
-a <mask>     UNIX套接字访问掩码，八进制数字（默认：0700）
-l <ip_addr>  监听的IP地址。（默认：INADDR_ANY，所有地址）
-d            作为守护进程来运行。
-r            最大核心文件限制。
-u <username> 设定进程所属用户。（只有root用户可以使用这个参数）
-m <num>      单个数据项的最大可用内存，以MB为单位。（默认：64MB）
-M            内存用光时报错。（不会删除数据）
-c <num>      最大并发连接数。（默认：1024）
-k            锁定所有内存页。注意你可以锁定的内存上限。试图分配更多内存会失败的，所以留意启动守护进程时所用的用户可分配的内存上限。（不是前面的 -u <username> 参数；在sh下，使用命令"ulimit -S -l NUM_KB"来设置。）
-v            提示信息（在事件循环中打印错误/警告信息。）
-vv           详细信息（还打印客户端命令/响应）
-vvv          超详细信息（还打印内部状态的变化）
-h            打印这个帮助信息并退出。
-i            打印memcached和libevent的许可。
-P <file>     保存进程ID到指定文件，只有在使用 -d 选项的时候才有意义。
-f <factor>   块大小增长因子。（默认：1.25）
-n <bytes>    分配给key+value+flags的最小空间（默认：48）
-L            尝试使用大内存页（如果可用的话）。提高内存页尺寸可以减少"页表缓冲（TLB）"丢失次数，提高运行效率。为了从操作系统获得大内存页，memcached会把全部数据项分配到一个大区块。
-D <char>     使用 <char> 作为前缀和ID的分隔符。这个用于按前缀获得状态报告。默认是":"（冒号）。如果指定了这个参数，则状态收集会自动开启；如果没指定，则需要用命令"stats detail on"来开启。
-t <num>      使用的线程数（默认：4）
-R            每个连接可处理的最大请求数。
-C            禁用CAS。
-b            设置后台日志队列的长度（默认：1024）
-B            绑定协议 - 可能值：ascii,binary,auto（默认）
-I            重写每个数据页尺寸。调整数据项最大尺寸。

查看详情

#ps aux|grep mem

输出pid

#cat /usr/local/memcached/memcached.pid

状态

# telnet 127.0.0.1 11211

STAT limit_maxbytes就是最大内存是100M。

增加内存到200M

# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 200 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512 -P /usr/local/memcached/memcached.pid

先后2次查看内存使用

# top -n 1 |grep Mem

在启动memcached的时候可以通过-vv来查看slab的种类：
# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 100 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512 -P /usr/local/memcached/memcached.pid -vv
# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 512 -l 0.0.0.0 -p 11211 -u root -vv

默认一个slab=1048576字节=1024K=1M

默认的truck是48
改为240
# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 100 -n 240 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512 -P /usr/local/memcached/memcached.pid -vv
# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 512 -n 240 -l 0.0.0.0 -p 11211 -u root -vv

增长因子f默认是1.25，该值越小所能提供的chunk间隔越小，可以减少内存的浪费
# /usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 512 -f 2 -l 0.0.0.0 -p 11211 -u root -vv

修改-I改变每个slab的大小：

第一次最大-I只有2048，然后改为4056

查看slabs状态

# stats slabs 显示各个slab的信息，包括chunk的大小、数目、使用情况等

# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
# set key1 0 0 3
www
STORED
# get key1

需要注意的是set 最后一个参数就是value字符的长度！

下面是故意构造多个不同chunk的字符存储效果

# stats

# stats items

调整slab参数
slab对于memcached的空间利用率占有决定因素.
1:比较重要的几个启动参数:-f:增长因子,chunk的值会按照增长因子的比例增长(chunk size growth factor).-n:每个chunk的初始大小(minimum space allocated for key+value+flags),chunk大小还包括本身结构体大小.-I:每个slab page大小(Override the size of each slab page. Adjusts max item size)-m:需要分配的大小(max memory to use for items in megabytes)
2:stats slabschunk_size:chunk大小chunk_per_page:每个page的chunk数量total_pages:page数量total_chunks:chunk数量*page数量used_chunks:已被分配的chunk数量free_chunks:曾经被使用,但是目前被回收的chunk数.free_chunks_end:从来没被使用的chunk数mem_requested:请求存储的字节数active_slabs:活动的slabs.total_malloced:实际已分配的内存数.
3:重要的结构体和常量typedef struct { unsigned int size;    unsigned int perslab;    void **slots;    unsigned int sl_total;    unsigned int sl_curr;    void *end_page_ptr;    unsigned int end_page_free; unsigned int slabs;    void **slab_list;    unsigned int list_size;} slabclass_t;
static slabclass_t slabclass[MAX_NUMBER_OF_SLAB_CLASSES];
4:slabs_init函数slabs_init(const size_t limit, const double factor, const bool prealloc)
unsigned int size = sizeof(item) + settings.chunk_size; //计算一个chunk的大小,包括item结构体本身的大小,key和value和flags的大小.mem_base = malloc(mem_limit); //一次性分配mem_limit大小的内存,并指向到mem_base指针中.memset(slabclass, 0, sizeof(slabclass));//初始化为0while (++i < POWER_LARGEST && size <= settings.item_size_max / factor) { if (size % CHUNK_ALIGN_BYTES) size += CHUNK_ALIGN_BYTES - (size % CHUNK_ALIGN_BYTES); //字节对齐 slabclass[i].size = size; //这个slabs的大小 slabclass[i].perslab = settings.item_size_max / slabclass[i].size; //一共含有多少个chunk size *= factor; //增长因子 }power_largest = i; //最后一个slabs.最多可以有MAX_NUMBER_OF_SLAB_CLASSES个slabclass[power_largest].size = settings.item_size_max;slabclass[power_largest].perslab = 1;
#ifndef DONT_PREALLOC_SLABS { char *pre_alloc = getenv("T_MEMD_SLABS_ALLOC"); if (pre_alloc == NULL || atoi(pre_alloc) != 0) { slabs_preallocate(power_largest); } }#endif
5:do_slabs_newslab 初始化slabsdo_slabs_newslab(const unsigned int id) { slabclass_t *p = &slabclass[id]; //对应第几个slabs int len = p->size * p->perslab; char *ptr; if ((mem_limit && mem_malloced + len > mem_limit && p->slabs > 0) || (grow_slab_list(id) == 0) || ((ptr = memory_allocate((size_t)len)) == 0)) { return 0; } memset(ptr, 0, (size_t)len); //初始化大小 p->end_page_ptr = ptr; //指向下一个空闲的page指针 p->end_page_free = p->perslab;//没有使用的chunk个数 p->slab_list[p->slabs++] = ptr; mem_malloced += len; //对mem_base指针的移动 return 1;}

//重新分配slabs个数,默认是分配16个页,后续按照2倍增加static int grow_slab_list (const unsigned int id) { slabclass_t *p = &slabclass[id]; if (p->slabs == p->list_size) { size_t new_size = (p->list_size != 0) ? p->list_size * 2 : 16; void *new_list = realloc(p->slab_list, new_size * sizeof(void *)); //重新realloc if (new_list == 0) return 0; p->list_size = new_size; p->slab_list = new_list; } return 1;}
6:slabs_clsid根据指定大小的数据,确定应该放入到那个桶unsigned int slabs_clsid(const size_t size) { int res = POWER_SMALLEST; if (size == 0) return 0; while (size > slabclass[res].size) if (res++ == power_largest)    return 0; return res;}
7:do_slabs_alloc//从class中分配chunk.static void *do_slabs_alloc(const size_t size, unsigned int id) { slabclass_t *p; void *ret = NULL;    //假如slabs标记号不对,则发挥错误 if (id < POWER_SMALLEST || id > power_largest) { return NULL; }
p = &slabclass[id]; assert(p->sl_curr == 0 || ((item *)p->slots[p->sl_curr - 1])->slabs_clsid == 0);
#ifdef USE_SYSTEM_MALLOC if (mem_limit && mem_malloced + size > mem_limit) { return 0; } mem_malloced += size; ret = malloc(size); return ret;#endif if (! (p->end_page_ptr != 0 || p->sl_curr != 0 || do_slabs_newslab(id) != 0)) {   ret = NULL; } else if (p->sl_curr != 0) { ret = p->slots[--p->sl_curr]; //直接使用 } else { assert(p->end_page_ptr != NULL); ret = p->end_page_ptr; if (--p->end_page_free != 0) { p->end_page_ptr = ((caddr_t)p->end_page_ptr) + p->size; } else { p->end_page_ptr = 0; } } return ret;}

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。
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。
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：一是在CPU有余力的情况下开启压缩（PHP扩展）；二是增加内存；三是调整 -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。
Memcached的内存分配以page为单位，默认情况下一个page是1M ，可以通过-I参数在启动时指定。如果需要申请内存时，memcached会划分出一个新的page并分配给需要的slab区域。Memcached并不是将所有大小的数据都放在一起的，而是预先将数据空间划分为一系列slabs，每个slab只负责一定范围内的数据存储，其大小可以通过启动参数设置增长因子，默认为1.25，即下一个slab的大小是上一个的1.25倍。
Memcached在启动时通过-m指定最大使用内存，但是这个不会一启动就占用，是随着需要逐步分配给各slab的。
如果一个新的缓存数据要被存放，memcached首先选择一个合适的slab，然后查看该slab是否还有空闲的chunk，如果有则直接存放进去；如果没有则要进行申请。slab申请内存时以page为单位，所以在放入第一个数据，无论大小为多少，都会有1M大小的page被分配给该slab。申请到 page后，slab会将这个page的内存按chunk的大小进行切分，这样就变成了一个chunk的数组，在从这个chunk数组中选择一个用于存储数据。如下图，slab 1和slab 2都分配了一个page，并按各自的大小切分成chunk数组。
默认情况下memcached把slab分为42类（class1～class42），在class 1中，chunk的大小为96字节，由于一个slab的大小是固定的1048576字节（1M），因此在class1中最多可以有10922个chunk：13107×80 + 16 = 1048576在class1中，剩余的16字节因为不够一个chunk的大小（80byte），因此会被浪费掉。每类chunk的大小有一定的计算公式的，假定i代表分类，class i的计算公式如下：chunk size(class i) : (default_size+item_size)*f^(i-1)+ CHUNK_ALIGN_BYTES

default_size: 默认大小为48字节,也就是memcached默认的key+value的大小为48字节，可以通过-n参数来调节其大小；
item_size: item结构体的长度，固定为32字节。default_size大小为48字节,item_size为32，因此class1的chunk大小为48+32=80字节；
f为factor，是chunk变化大小的因素，默认值为1.25，调节f可以影响chunk的步进大小，在启动时可以使用-f来指定;
CHUNK_ALIGN_BYTES是一个修正值，用来保证chunk的大小是某个值的整数倍（在32位机器上要求chunk的大小是4的整数倍）。

从上面的分析可以看到，我们实际可以调节的参数有-f、-n，在memcached的实际运行中，我们还需要观察我们的数据特征，合理的调节f，n的值，使我们的内存得到充分的利用减少浪费。
•Memcached 采用slab+page+chunk 方式管理内存
–Slab，特定大小的一组chunk
–Page，每次分配给slab的内存空间，会按照slab大小切分为chunk（默认1MB）–Chunk，存储记录的内存空间
下面是我画的memcached的slab结构图

下面是：http://wenku.baidu.com/view/3e858ff09e314332396893fe.html存储一个value的大体过程存储一个value的大体过程
1.先根据要存储的key、value和flags计算item的大小
item长度=item结构大小 + 键长 + 后缀长 + 存储值长度
2.如果这个item对应的slab还没有创建，则申请1个page（默认1MB），将这个page按照这个slab类chunk的大写进行分割，然后将这个 item 存入
3.如果存在，且对应的slab没用完，存储
4.如果存在，且对应的slab用完了，则看内存是否用完，用完则启用LRU，否则申请新的page，存储

三.调试(带参数+线程)

在make的时候增加参数：

如果之前已经安装需要清理，
必须加上编译选项-O0，不然在gdb内打印变量时提示"<value optimized out>"

# make uninstall
# make CFLAGS="-g -O0"
# make install

在gdb里启动 # gdb /usr/local/memcached/bin/memcached

给gdb传参数

带精灵模式
# set args -d -m 100 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512

不带精灵模式
# set args -m 100 -uroot -l 0.0.0.0 -p 11211 -c 512

后面都是走正常的调试流程 # r
# break main
# break slabs_init
后面都是走正常的调试流程
# s 下一步跟进函数
# n 下一步不跟进函数
# c 下一个断点

修改变量值
修改do_daemonize，这样就不用进入daemon了
#p do_daemonize=0

调试线程
# info threads
显示进程中所有的线程的概要信息。gdb按顺序显示：
1.线程号(gdb设置)
2.目标系统的线程标识。
3.此线程的当前堆栈。
一前面打*的线程表示是当前线程。

#thread THREADNO
把线程号为THREADNO的线程设为当前线程。命令行参数THREADNO是gdb内定的
线程号。你可以用info threads命令来查看gdb内设置的线程号。gdb显示该线程
的系统定义的标识号和线程对应的堆栈。比如：

#thread apply [THREADNO] [ALL] ARGS
此命令让你对一个以上的线程发出相同的命令ARGS,[THREADNO]的含义同上。
如果你要向你进程中的所有的线程发出命令使用[ALL]选项。
无论gdb何时中断了你的程序(因为一个断点或是一个信号)，它自动选择信号或
断点发生的线程为当前线程。gdb将用一个格式为[Switching to SYSTAG]的消息来向你报告。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的Memcached安装使用和源码调试的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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