SRE 构建可扩展应用程序的 Memcached 指南

Memcached 是一种通用的内存缓存系统。这意味着它旨在保存（或缓存）计算或检索时间较长且可能再次被询问的问题的答案。一个常见的用例是加速数据库的使用：例如，如果我们期望重复需要“X 团队所有人员的姓名”列表，我们可能会将此数据放入 Memcached 中，而不是每次都运行 SQL 查询。（注意：Memcached 有时被称为“memcache”。在本文中，我们将坚持使用全名。）

缓存对于构建可扩展的应用程序和基础设施非常有用，而这正是成为站点可靠性工程师 (SRE) 的核心。本文着眼于有效运行 Memcached 所需的条件。

内存建议和 Memcached 后台进程化

当 Memcached 限制在系统可用内存量内时，效果最佳：当它占用的空间超过内存限制时，它将逐出数据。一些内存空间将用于我们称之为“开销”的内容——Memcached 的管理操作、操作系统和辅助进程所需的内存。

这是通过 -m 命令行标志设置的，这可能是您运行 Memcached 唯一需要的标志。 -d (daemonize) 标志通常没有用：在现代基于 systemd 的操作系统上，Memcached 不应自行后台进程化。同样，如果您在 Docker 下运行它，它也不应自行后台进程化。

在容器中运行 Memcached 很好，但重要的是要考虑主机上还在运行什么，并仔细调整内存需求。

使用 stats 查看 Memcached 数据

当您运行 Memcached 时，直接连接并进行尝试以查看发生了什么通常是一个好主意。即使对于生产实例，这也是相当安全的，只要您稍加注意。

最安全的命令是 stats。它将使 Memcached 输出大量通常有用的统计信息和详细信息

$ echo stats | nc localhost 11211
...
STAT uptime 1346
...
STAT max_connections 1024
STAT curr_connections 2
STAT total_connections 6
STAT rejected_connections 4
...
STAT get_hits 0
STAT get_misses 0
STAT get_expired 0
...
END

最有趣的统计数据通常是“hits”（命中）、“misses”（未命中）和“expired”（过期）。这些通常可以讲述一个关于缓存有效性的有趣故事。如果有效性降低，这是一个值得关注的原因，因为它可能会降低应用程序性能。

一个稍微不太安全的事情是尝试存储和检索。这是“试水”并了解其工作原理的好方法

$ echo stats | nc localhost 11211
set my_key 0 0 8
my_value^M
STORED
get my_key
VALUE my_key 0 8
my_value
END

在键入 my_value 后，您需要发送 DOS 样式的行尾：回车和换行。这在 Linux 控制台中使用 Ctrl+V 然后按 Enter 完成，这将输出 return 字符 (ASCII 13)，然后像往常一样按 Enter 以输出 newline 字符 (ASCII 10)。

第一个 0 用于“元数据”，传入 0 意味着没有有趣的元数据。它被视为位掩码，因此 0 关闭了所有位。第二个 0 用于过期时间。它表示“永不过期”。一般来说，这对于测试来说很好。在生产环境中，最好为键设置过期时间。

如果这是一个重要的实例，则必须小心不要覆盖重要的键。但是，通过命令行快速存储和检索的能力可以确保 Memcached 正在正确运行。

将 Memcached 作为服务共享

请注意，在现代微服务设置中，许多服务都希望将数据保存在 Memcache 中，因此制定管理策略是值得的。一种选择是为每个服务运行一个 Memcache 或集群。但是，这通常很复杂且维护成本高。通常，正确的方法是让服务共享一个 Memcache。在这种情况下，实施一些合理的策略是一个好主意；例如，强制要求在键上添加服务名称前缀。这允许通过使用 cachedump 命令来检查哪些服务使用了多少空间

$ echo 'stats items' | nc -w 1 localhost 11211|grep ':number '
STAT items:1:number 2

此命令将显示所有“slab”ID。Memcache 将大小相似的键存储在 slab 中；此示例只有一个 slab

$ echo 'stats cachedump 1 1000' | nc -w 1 localhost 11211
ITEM my_key [8 b; 0 s]
ITEM foo [5 b; 0 s]
END

这里，有两个键：一个具有 8 字节的值，另一个具有 5 字节的值。

在具有许多键的更实际的场景中，您可能希望使用 awk 或脚本来处理此数据，并通过使用本地约定，弄清楚每个服务正在使用多少空间。

这可以集成到监控系统中，例如 Prometheus，以跟踪一段时间内的行为。

此外，由于许多团队共享同一服务，因此建议服务加密和验证它们正在缓存的数据是一个有用的指南。现代 CPU 上的对称加密性能良好，这使得安全模型更加简单。支持此功能的库的一个示例是 cryptography 的 Fernet。（如果您想阅读更多关于这方面的内容，请在评论中告诉我。）

结论

Memcached 是 SRE 支持的常见 开源技术。在本文中，我研究了如何查询关于它的常见统计信息，提供了一些配置建议，并展示了如何帮助多个团队以易于监控和安全的方式共享单个 Memcached 集群。您对如何管理 Memcached 还有其他问题吗？请在评论中提问，我很乐意分享更多技巧。