读操作缓存

前面简单介绍了 memcached 的一些基本特性，因为它实在是家喻户晓，以至于我觉得不需要太多详细地介绍它本身，否则你 会觉得我在浪费你的时间，好，我们还是来看看如何用它来帮助站点提高吞吐率，这也许是你最关心的。 还记得磁盘缓存区中的两部分吗？没错，读缓存区和写缓存区。那么我们也按照这个思路，先将 memcached 作为数据库的读 缓存区，来看一个例子。

重复的身份验证 

大多数站点都有自己的用户系统，这给我们带来了不少的麻烦，有些事情不可不做，那就是在每个用户请求页面的时候，都 需要检查用户的登录状态。

很早以前，我喜欢将登录用户的 ID 直接写入浏览器 cookies，并以此为荣，可是在随后的几年里，破坏者对 cookies 更是情有 独钟，他们可以很容易地利用 cookies 的无知，篡改本地 cookies 来冒充其他用户，这让我感到时代在飞速前进，我们必须改 变。

 新的方式问世了，用户在登录站点的时候会获得一个 ticket 字符串，并将它写入浏览器 cookies，随后每次请求新的页面时， 都需要上报这个 ticket，接受重复的身份检查。非常好，它工作得一切正常，破坏者由于不知道我们发给其他登录用户的 ticket， 所以无法冒充。补充一点，事实上，永远不要低估破坏者的本领，它们可以通过其他手段获得他们想要的一切东西。

 现在，我们将身份检查部分的代码抽取出来，它的工作很简单，读取 cookies 中的 ticket 字符串，然后通过条件 SQL 语句查 询数据库，寻找拥有这个 ticket 的用户。我们来看这部分代码，它用 PHP 编写而成。

<?php
$user_ticket = '010f06c4c7e74f82fe7fb2aea97c50b2';
$sql = "select * from user_info where user_ticket='" . $user_ticket . "'";
$conn = mysql_connect('localhost', 'root', '', 'db_user');
$res = mysql_query($sql, $conn);
$row = mysql_fetch_array($res, MYSQL_ASSOC);
var_dump($row);
?>

以上的代码不难理解，我们这里省略了从 cookies 中获取 ticket 的过程，而直接将 ticket 赋值给$user_ticket 变量，接下来是数

据库查询，然后将获得的用户信息进行打印。这里涉及一个数据表 user_info，它有大约 20 个字段，1 万多行的记录。

我们来对它进行压力测试，结果如下所示：

我不认为这个结果很出色，你也许跟我有同样的想法。

数据库索引

不过，我并没有对数据库失去信心，我们来看看以上程序中执行的一段 SQL 语句：

select * from user_info where user_ticket='010f06c4c7e74f82fe7fb2aea97 c50b2'

它包含一个 where 条件，我想我们可能没有使用索引，通过 MySQL 的查询分析工具来分析这条 SQL 语句，结果如下所示：

mysql> explain select * from user_info where user_ticket='010f06c4 c7e74f82fe7fb2aea97c50b2';
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+----------
---+
| id | select_type | table
| type | possible_keys | key
| key_len | ref
| rows | Extra
|
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+----------
---+
|
1 | SIMPLE
| user_info | ALL
| NULL
| NULL | NULL
| NULL | 10807 | Using where
|
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+----------
---+
1 row in set (0.02 sec)

的确，请看 key 字段，结果为 NULL，这导致它要遍历所有的 10807 行记录来寻找目标，毫无疑问时间都花在这里了

我们这里要做的就是为 user_ticket 字段加上索引，然后再来看看压力测试结果：

Server Software:     lighttpd/1.4.20
Server Hostname:      www.liveinmap.com
Server Port:            8001
Document Path:          /book_readcache_mysql.php
Document Length:         850 bytes
Concurrency Level:         500
Time taken for tests:      5.970 seconds
Complete requests:     10000
Failed requests:        0
Write errors:            0
Total transferred:        10140721 bytes
HTML transferred:    8500000 bytes
Requests per second:     1675.11 [#/sec] (mean)
Time per request:        298.489 [ms] (mean)
Time per request:      0.597 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:      1658.86 [Kbytes/sec] received

虽然难以置信，但是合乎情理，我们再来看看 SQL 分析：

mysql> explain select * from user_info where user_ticket='010f06c4c7 e74f82fe7fb2aea97c50b2';
+----+-------------+-----------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+--
-----------+
| id | select_type | table
| type | possible_keys | key
| key_ len | ref
| rows |
Extra
|
+----+-------------+-----------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+--
-----------+
|
1 | SIMPLE
| user_info | ref
| user_ticket
| user_ticket | 35
| const |
1 | Using
where |
+----+-------------+-----------+------+---------------+-------------+---------+-------+------+--
-----------+
1 row in set (0.00 sec)

这时候 key 的结果为 user_ticket，这意味着此次查询利用了该索引，直接找到目标，的确，rows 为 1。

关于数据库索引的探讨，我们暂且放下，这里之所以提出索引，目的在于希望数据库和 memcached 保持相似的压力测试条件，

因为 memcached 也使用了基于 hash 算法的 key 来直接定位目标。另外，这里拿出数据库索引小试牛刀，也算是给下一章做个

预热，下一章将详细介绍包括索引在内的一系列数据库优化方法。

缓存用户登录状态

即便使用了索引，查询本身还是存在开销，这很大程度上在于数据库的 I/O 操作，这时候，轮到 memcached 出场了。我们接

下来希望将用户状态缓存在 memcached 中，没错，对象序列化派上用场了，它帮你简化了工作量，我们来看看新的代码：

<?php
$user_ticket = '010f06c4c7e74f82fe7fb2aea97c50b2';
$memcache = memcache_connect('10.0.1.12', 11711);
$user = $memcache->get($user_ticket);
if ($user !== false)
{
var_dump($user);
exit(1);
}
$sql = "select * from user_info where user_ticket='" . $user_ticket . "'";
$conn = mysql_connect('localhost', 'root', '', 'db_user');
$res = mysql_query($sql, $conn);
$user = mysql_fetch_array($res, MYSQL_ASSOC);
$memcache->add($user_ticket, $user, false, 3600);
var_dump($user);
?>

这样一来，用户在 1 个小时的缓存有效期内，便不需要访问数据库。有一点需要注意，当用户选择注销时，你必须主动清空

memcached 中该用户的登录状态缓存，否则会让用户感到匪夷所思。

还是老办法，压力测试见分晓，结果如下所示：

Server Software:      lighttpd/1.4.20
Server Hostname:   www.liveinmap.com
Server Port:       8001
Document Path:     /book_readcache_memcache.php
Document Length:     844 bytes
Concurrency Level:     500
Time taken for tests:     3.767 seconds
Complete requests:      10000
Failed requests:    0
Write errors:       0
Total transferred:      10036411 bytes
HTML transferred:         8440000 bytes
Requests per second:     2654.64 [#/sec] (mean)
Time per request:            188.349 [ms] (mean)
Time per request:       0.377 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:             2601.86 [Kbytes/sec] received

相比于前面的访问数据库，这次的吞吐率提高了大约 58%，因为我们使用了数据库的“前置读缓存”。事实上，数据库本身也 有查询缓存，后面我们会介绍，但是那属于数据库的控制范围，而我们这里的分布式缓存则由动态内容来控制，它更加灵活。 是的，它可以缓存一切。

 值得说明的是，以上的压力测试结果都不具备绝对意义，因为有很多不确定的环境因素，比如数据库环境设置、数据表记录 数、opcode 缓存、机器硬件配置、当前系统负载等。另一方面，它们的相对意义也有一定的约束条件，也许在某种环境下， 你可以让访问数据库获得比访问 memcached 缓存更好的表现，比如将 memcached 服务器部署在另一个数据中心，当然，你不 会那么做。总之，你只需要从本质上理解这些对比背后的原因即可，它们往往都是一些简单的道理，类似于索引优于没有索 引、内存优于磁盘、近距离优于远距离。