Memcached 教程（中文版）

Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，常用于加速动态 Web 应用，减轻数据库负载。下面从 基础概念 → 安装 → 使用 → 高级特性 → 生产实践 一步步讲解。

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1. 什么是 Memcached？

• 全称：Distributed Memory Object Caching System
• 作用：把热点数据放进内存，读写速度极快（微秒级）
• 特点：
• 纯内存存储（掉电丢失）
• Key-Value 存储（Key ≤ 250 B，Value ≤ 1 MB）
• 支持多语言客户端
• 无持久化、无复制、无认证（需配合防火墙）

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2. 安装 Memcached

Linux（Ubuntu/Debian）

sudo apt update
sudo apt install memcached libmemcached-tools -y

Linux（CentOS/RHEL）

sudo yum install epel-release -y
sudo yum install memcached libmemcached -y

macOS（Homebrew）

brew install memcached libmemcached

启动服务

# 默认监听 11211 端口，内存 64MB
memcached -d -m 512 -p 11211 -u memcache -c 1024 -P /var/run/memcached.pid

# systemd 管理（Ubuntu 20.04+）
sudo systemctl start memcached
sudo systemctl enable memcached

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3. 基本命令行操作（telnet）

telnet 127.0.0.1 11211

常用命令：

命令	说明
set key flags exp size	存储（exp=过期秒数，0=永不过期）
add key ...	仅当 key 不存在时存储
replace key ...	仅当 key 存在时替换
get key	读取
delete key	删除
flush_all	清空所有缓存
stats	查看统计信息
quit	退出

示例：

set user:1 0 900 9
zhangsan
STORED

get user:1
VALUE user:1 0 9
zhangsan
END

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4. 客户端使用（以 Python 为例）

安装 Python 客户端

pip install pymemcache   # 推荐，纯 Python
# 或
pip install python-memcached

pymemcache 示例

from pymemcache.client.base import Client

# 连接（支持多节点）
client = Client(('127.0.0.1', 11211))

# 存储
client.set('user:1001', '李四', expire=3600)  # 1小时过期

# 读取
result = client.get('user:1001')
print(result)  # b'李四'

# 自增/自减
client.set('counter', 0)
client.incr('counter', 5)   # +5
client.decr('counter', 2)   # -2
print(client.get('counter'))  # b'3'

python-memcached 示例

import memcache

mc = memcache.Client(['127.0.0.1:11211'])
mc.set('key1', 'hello', time=60)
print(mc.get('key1'))

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5. 其他语言客户端

语言	客户端
PHP	new Memcached()
Java	Spymemcached / XMemcached
Node.js	memjs / memcached
Go	github.com/bradfitz/gomemcache
Ruby	Dalli

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6. 高级特性

6.1 多节点集群（一致性哈希）

client = Client([
    ('10.0.0.1', 11211),
    ('10.0.0.2', 11211),
    ('10.0.0.3', 11211)
])

自动按 Key 哈希分配节点，节点增减不影响大部分缓存。

6.2 序列化复杂对象

import json
user = {'id': 1, 'name': '王五', 'roles': ['admin']}
client.set('user:1', json.dumps(user))

6.3 缓存穿透防护（布隆过滤器）

# 伪代码
if bloom_filter.might_contain(key):
    value = cache.get(key)
    if not value:
        value = db.query(key)
        cache.set(key, value)
else:
    value = db.query(key)
    cache.set(key, value)

6.4 热点 Key 保护（本地缓存 + 分布式锁）

# 防止缓存雪崩
if not local_cache.get(key):
    lock = distributed_lock.acquire(key)
    if lock:
        try:
            value = db.query()
            cache.set(key, value, 300)
            local_cache.set(key, value, 10)
        finally:
            lock.release()

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7. 生产环境最佳实践

项目	建议
内存分配	-m 设置为物理内存的 50~70%
连接数	-c 4096（根据并发调整）
监听地址	不要监听 0.0.0.0，改内网 IP
防火墙	只允许 Web 服务器访问 11211
监控	stats + Prometheus Exporter
过期策略	热点数据 5~30 分钟，非热点 1~24 小时
避免大 Value	>100KB 建议拆分或用 Redis
禁用 UDP	加上 -U 0 防止反射攻击

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8. 常见问题（FAQ）

问题	解决方案
缓存丢失	重启 Memcached 会清空，属正常
内存不足	自动 LRU 淘汰旧数据
缓存雪崩	设置随机过期时间 expire = 3600 + random(300)
缓存击穿	热点 Key 加锁或本地缓存
无法连接	检查防火墙、SELinux、-p 端口

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9. 监控命令

echo "stats" | nc 127.0.0.1 11211

关键指标：

• curr_items：当前条目数
• total_items：历史总条目
• get_hits / get_misses：命中率
• evictions：淘汰数（>0 说明内存紧张）
• bytes：已用内存

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10. 简单 Web 缓存示例（Flask + Memcached）

from flask import Flask
from pymemcache.client.base import Client

app = Flask(__name__)
cache = Client(('127.0.0.1', 11211))

@app.route('/user/<uid>')
def get_user(uid):
    key = f'user:{uid}'
    user = cache.get(key)
    if not user:
        # 模拟数据库查询
        user = {'id': uid, 'name': f'User {uid}'}
        cache.set(key, user, 60)
    return user

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小结

步骤	内容
1	安装 memcached
2	启动服务（-m 512 -p 11211）
3	使用客户端 set/get
4	多节点 + 序列化 + 防穿透
5	监控 + 防火墙 + 合理过期

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官方文档：http://memcached.org
GitHub：https://github.com/memcached/memcached

练习建议：

1. 搭建本地 Memcached
2. 用 Python 写一个缓存用户信息的 API
3. 模拟 1000 次请求，观察 stats 变化

需要 Docker 部署、与 Redis 对比、图形化管理工具？继续问我！