php扩展之memcache vs memcached

背景

我们在业务中广泛使用memcache做缓存，我们都了解memcached本身不支持分布式，业务上会使用客户端分布式算法（一致性hash）保证分布式缓存集群性能和可用性。客户端将多个mc实例维护成一个缓存池，根据缓存key值进行一致性hash计算，写入具体指定的hash节点。由于单机可用性无法保证，若要体现此mc集群的高可用，对于单点故障机器的剔除就十分重要。但目前框架内使用的memcached扩展（也是行业内一致推荐的扩展）却没能很好的完成这一功能（或者是设置上没有正确设置），当集群中一个实例挂掉之后，hash到这台机器上的set、get方法全部失效，没有保证集群的可用。而memcache扩展在出现单节点挂掉的情况下，会把key路由到新的alive节点上，保证集群的可用性。那么问题就来了，为什么在更“新”，更“先进”的memcached扩展内却没有完成如此好特性？是有坑？还是实现上会有问题？值得深究一番。

参考资料

• 《memcached - PHPClientComparison.wiki》
• 《Memcache 和 Memcached 客户端的区别》
• 《Memcached集群/分布式的单点故障》

正文

几篇博文里都说memcache有缺陷，总结一下核心缺陷：

1. 高并发下TS不好，不稳定
2. 协议支持不完整： memcached扩展基于memcached项目的lib库，能够以极低的成本跟进memcache的更新；并且因为此特点，也支持了更多的mc协议。
3. 将数字存储为字符串： 对于强类型，或者是php中"==="这种比较会造成困扰，如set一个test:1, get test会返回"1"，与1去做"==="会返回false，造成开发者的困惑；

memcached还有一些功能上优化的点：

1. 提供了setOption api 可以统一设置flag
2. 支持二进制协议，提供了更高的性能，低内存、线程安全
3. 功能更多：cas 检查并设置

memcache多出的功能点（09年的2.2.0开始支持一致性hash）：

1. 支持OO和过程两组接口，而memcached只支持OO
2. 支持获取or设置key时的failover

其中功能点1不够吸引人，PHP5版本之后，全线切OO编程，因此OO方法足够实现用户的直接使用，关键是功能点2。查阅资料可以得知，当网络抖动or部分服务临时不可用时，memcache扩展会主动的进行rehash，造成数据一致性问题，以一个简单的计数器（限流用）举例：

<?php                                                                                                                                                                     		error_reporting(-1);
	//$client = new memcached;
	$client = new memcache;
	$arr = array(
	    array("host"=>"127.0.0.1","port"=>11211),
	    array("host"=>"127.0.0.1","port"=>11212),
	);
	foreach ($arr as $ele)
	{
	    $client->addServer($ele["host"],$ele["port"],true);
	}
	$counter = $client->get('counter');
	var_dump($counter);
	if (empty($counter))
	    $client->set('counter', 100, 0);
	for ($i=0; $i < 100; $i++)
	{
	    try
	    {
	        printf("get counter...");
	        sleep(2);
	        $counter = $client->get('counter');
	        printf($counter);
	        if (false === $counter)
	        {
	            printf("connect error");
	            sleep(1);
	            continue;
	        }
	        if (0 >= $counter)
	        {
	            printf("loop end\n");
	            sleep(1);
	            exit(1);
	        }
	        printf("set counter...\n");
	        sleep(2);
	        $client->set('counter', $counter - 1);
	    }
	    catch (Exception $e)
	    {
	        echo "*";
	        var_dump($e->getMessage());
	        continue;
	    }
	}
	exit(0);

steps：

a. php连接11211和11212集群，counter作为key存在11211实例上；

b. 循环继续，eg：当计数器到90的循环内，在set counter阶段，mcd进程11211失效（以kill来仿真），则将会把counter作为key写入11212节点中（报一个notice） ；

c. 计数器继续递减，eg：当counter为80时，在get counter阶段 11211又启动，所以从11211中拿数据，此时数据为false；在set counter阶段，则将counter=>80写到11211中；

d. 计数器继续递减，eg：当counter为70时，在get counter阶段 11211又失效，则获取counter会拿到上一次切换的点80；

e. 如果使用memcached扩展，则一旦对应的节点失效就会报错，保证通知到运维方，对mc集群进行处理。

由于集群的网络环境不可控，单次操作超时 or 单节点短时间不可用的场景会频繁出现，因此不会使用随机节点rehash的方式来保证系统可用，对数据一致性造成的负面影响过大，因此在memcached扩展中，选择直接返回false，是取舍上收益更大的选择。

解法应该是：

1. 本地缓存（临时方案）
2. 利用缓存代理（magent）

总结memcache扩展与memcached扩展对比表格：