Memcached и PHP ликбез

В интернете достаточно много информации на данную тему, но, несмотря на это, многие обходят её стороной. Цель данного поста, разъяснить на пальцах основы взаимодействия с Memcached.

Что такое Memcache и какое отношение он имеет к PHP?

Memcache разработан для кэширования данных, генерация которых требует большого количества ресурсов. Такого рода данные могут содержать что угодно, начиная с результатов запроса к базе данных и заканчивая тяжеловесным куском шаблона. Memcached не входит в базовый набор модулей, поставляемых с PHP, однако он доступен в репозитории pecl.

Установка и настройка

В качестве рассматриваемого дистрибутива я решил использовать Debian, потому как он наиболее часто используется при создании web-серверов. Модуль Memcached для PHP доступен в репозитории уже скомпилированным (php5-memcached), но я опишу процесс установки из исходного кода, так как не все репозитории настолько богаты, как дебиановский.

Устанавливаем сервер Memcached

#apt-get install memcached
Для начала, Вам хватит следующего конфига:

#/etc/memcached.conf
#Memcached будет работать, как демон
-d
#Лог будет складывать туда
logfile /var/log/memcached.log
#Отведём 256 мегабайт ОЗУ под хранилище
-m 256
#Слушать будет этот порт
-p 11211
#В последствии желательно поменять
-u nobody
#Слушаем localhost
-l 127.0.0.1

#/etc/init.d/memcached restart

Проверяем

# netstat -tap | grep memcached
tcp    0   0 localhost:11211     *:*           LISTEN   13036/memcached

Компилируем и устанавливаем модуль для PHP

apt-get install php5-dev libmemcache-dev
 
pecl download memcache
tar xzvf memcache-2.2.6.tgz
cd memcache-2.2.6/
phpize && ./configure --enable-memcache && make
cp modules/memcache.so /usr/lib/php5/20060613/
 
echo 'extension=memcache.so' >> /etc/php5/apache2/php.ini
/etc/init.d/apache2 restart

Вот и всё! Совсем не сложно.

Примеры использования

1. Базовые операции

1.     <?php
2.     //Создаём новый объект. Также можно писать и в процедурном стиле
3.     $memcache_obj = new Memcache;
4.  
5.     //Соединяемся с нашим сервером
6.     $memcache_obj->connect('127.0.0.1', 11211) or die(«Could not connect»);
7.  
8.     //Попытаемся получить объект с ключом our_var
9.     $var_key = @$memcache_obj->get('our_var');
10.  
11.     if(!empty($var_key))
12.     {
13.         //Если объект закэширован, выводим его значение
14.         echo $var_key;
15.     }
16.  
17.     else
18.     {
19.         //Если в кэше нет объекта с ключом our_var, создадим его
20.         //Объект our_var будет храниться 5 секунд и не будет сжат
21.         $memcache_obj->set('our_var', date('G:i:s'), false, 5);
22.  
23.         //Выведем закэшированные данные
24.         echo $memcache_obj->get('our_var');
25.     }
26.  
27.     //Закрываем соединение с сервером Memcached
28.     $memcache_obj->close();
29.     ?>

В результате выполнения этого кода каждый раз будет выводиться время с точностью до секунд. Однако обновляться оно будет раз в 5 секунд, пока не очистится кэш. В данном примере проиллюстрированы самые простые операции, но в производительности мы скорее потеряем, чем выиграем. Ведь нам каждый раз придётся подключаться к серверу…

2. Повышаем производительность

2.1 С кэшированием

1. <?php
2. function LoadCPU()
3. {
4. //Функция, которая должна зугрузить процессор
5.  
6. //Создадим изображение 800x600
7. $image = imagecreate(800, 600);
8.  
9. //Белый фоновый цвет
10. $color = imagecolorallocate($image, 255, 255, 255);
11.  
12. //Чёрный
13. $color2 = imagecolorallocate($image, 0, 0, 0);
14.  
15. for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
16. //Расставим 10 000 точек в случайном порядке
17. imagesetpixel($image, rand(0, 800), rand(0,600), $color2);
18. }
19.  
20. //Выбрасываем указатель
21. return $image;
22. }
23.  
24.  
25. //Создаём новый объект Memcache
26. $memcache_obj = new Memcache;
27.  
28. //Соединяемся с нашим сервером
29. $memcache_obj->connect('127.0.0.1', 11211) or die("Could not connect");
30.  
31. //Попытаемся получить объект с ключом image
32. $image_bin = @$memcache_obj->get('image');
33.  
34. if(empty($image_bin)) {
35.  
36. //Если в кэше нет картинки, сгенерируем её и закэшируем
37. imagepng(LoadCPU(),getcwd().'/tmp.png',9);
38. $image_bin = file_get_contents(getcwd().'/tmp.png');
39. unlink(getcwd().'/tmp.png');
40. $memcache_obj->set('image', $image_bin, false, 30);
41. }
42.  
43. //Выведем картинку из кэша
44. header('Content-type: image/png');
45. echo $image_bin;
46.  
47. //Закрываем соединение с сервером Memcached
48. $memcache_obj->close();
49. ?>

В данном примере приведена функция, которая создаёт изображение размером 800x600 и расставляет на нём 10 000 точек. Один раз, сгенерировав такое изображение, в дальнейшем мы лишь выводим его на экран, не генерируя заново.

2.2 Без кэширования

1. <?php
2. function LoadCPU()
3. {
4. //Функция, которая должна загрузить процессор
5.  
6. //Создадим изображение 800x600
7. $image = imagecreate(800, 600);
8.  
9. //Белый фоновый цвет
10. $color = imagecolorallocate($image, 255, 255, 255);
11.  
12. //Чёрный
13. $color2 = imagecolorallocate($image, 0, 0, 0);
14.  
15. for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
16. //Расставим 10 000 точек в случайном порядке
17. imagesetpixel($image, rand(0, 800), rand(0,600), $color2);
18. }
19.  
20. //Выбрасываем указатель
21. return $image;
22. }
23.  
24. //Выводим изображение, не кэшируя
25. header('Content-type: image/png');
26. imagepng(LoadCPU(),'',9);
27. ?>

Тут всё гораздо проще и привычней: генерируем изображение каждый раз заново.

Результаты

Я протестировал оба скрипта на производительность. Одна и та же машина в первом случае выдала 460 ответов в секунду, а во втором лишь 10. Чего и следовало ожидать.

Ещё несколько полезных функций

addServer — в случае, если у вас в распоряжении несколько кэширующих серверов, вы можете создать некий кластер, добавляя сервера в пул. Следует обратить внимание на параметр weight. Он указывает на то, сколько памяти вам будет доступно на конкретном сервере.
delete — из названия понятно, что данный метод удаляет из кэша объект с заданным ключом.
replace — заменяет значение объекта с заданным ключом. Используйте в случае, если Вам понадобится изменить содержимое объекта, раньше чем истечёт время его жизни.

Итог

С моей точки зрения, применять кэширование стоит только на высоконагруженных ресурсах. Ведь каждый раз, подключаясь к серверу Memcached, вы тратите драгоценное время, что скорее всего не будет оправданным. Что касается больших проектов, лучше сразу написать больше строк кода, чем потом делать это в попыхах, с мыслью о том, что ваш сервис лежит. Также не стоит забывать о расходовании памяти! Учтите, что положив 300 мегабайт в кэш, вы отняли у себя 300 мегабайт ОЗУ...
В завершение хочу сказать, что данная статья не раскрывает все прелести технологии, однако я надеюсь, что она стимулирует Вас к самосовершенствованию. Спасибо за прочтение, многоуважаемый %username%!

UPD: Ещё один интересный момент. Memcached, есть PHP API к libmemcached. А Memcache, библиотека для php, не использующая libmemcached.