1.前言
上一篇講述了持續整合工具Jenkins的使用，本篇講述現在比較流行的兩個NoSQL資料庫Memcached和Redis的安裝和使用。


Memcached 是一個高效能的分散式記憶體物件快取系統，用於動態Web應用以減輕資料庫負載。它通過在記憶體中快取資料和物件來減少讀取資料庫的次數，從而提高動態、資料庫驅動網站的速度。Memcached基於一個儲存鍵/值對的HashMap。其守護程序（daemon ）是用C寫的，但是客戶端可以用任何語言來編寫，並通過memcached協議與守護程序通訊。做過Java或C#中Web應用的可以把它類比於application這個物件，相當於一個記憶體中的字典，可以實現根據key到value的快速對映查詢，所不同的是application物件中快取的資料只能供同一個程序內的其它物件訪問，而Memcached可以提供給跨伺服器的其它程序訪問。
Redis是一個key-value儲存系統。和Memcached類似，它支援儲存的value型別相對更多，包括string(字串)、list(連結串列)、set(集合)、zset(sorted set --有序集合)和hash（雜湊型別）。這些資料型別都支援push/pop、add/remove及取交集並集和差集及更豐富的操作，而且這些操作都是原子性的。在此基礎上，redis支援各種不同方式的排序。與memcached一樣，為了保證效率，資料都是快取在記憶體中。區別的是redis會週期性的把更新的資料寫入磁碟或者把修改操作寫入追加的記錄檔案，並且在此基礎上實現了master-slave(主從)同步。
總體說來，同為Key-Value型別的儲存系統，Memcached與Redis有幾個大的不同之處：
身份驗證：Memcached不支援身份驗證，Redis支援簡單身份驗證；
持久化：Memcached不支援持久化，Redis支援持久化；
儲存型別：Memcached進支援string(字串)，Redis支援string(字串)、list(連結串列)、set(集合)、zset(sorted set --有序集合)和hash（雜湊型別）。
記憶體佔用：在Memcached中所有沒有過期的資料都會在記憶體中儲存，而在Redis中並不是所有資料一直儲存在記憶體中，Redis會根據一定演算法將不常用的value寫入到硬碟中（與key有關的資料會一直儲存在記憶體中）；
分散式：Memcached本身沒有帶分散式功能，需要客戶端實現分散式演算法（比較常用的是一致性雜湊演算法，consistent hashing），而Redis的分散式由伺服器端來實現。
事務性：Memcached本身沒有事務的概念，但是可以通過CAS協議來保證一致性；Redis引入資料庫中的事務概念來保證資料的完整性和一致性。


本人在專案中都用過這兩種NoSQL，下面講一講它們的安裝和使用。


2.準備
2.1.libevent-2.1.8
這是Memcached的依賴庫，需要在編譯安裝Memcached之前編譯安裝好，下載地址為：https://github.com/libevent/libevent/releases/download/release-2.1.8-stable/libevent-2.1.8-stable.tar.gz。
2.2.Memcached
官方網址為：http://memcached.org/，最新版為1.5.2，下載地址：http://memcached.org/files/memcached-1.5.2.tar.gz。
2.3.Redis
官方網址為：https://redis.io/，最新版本為4.0.2，下載地址為：http://download.redis.io/releases/redis-4.0.2.tar.gz。
2.4 PHP版Memcached管理程式memcache
注意這個不是指Memcached程式，而是一個用PHP編寫的Memcached伺服器端工具，體積相當小僅僅就一個網頁，需要的可以從https://gitee.com/zhoufoxcn/MemcachedMonitor.git下載，那一個php網頁即是。另一個ASPX檔案是本人寫過的一個單網頁版ASP.NET伺服器端程式。
注：還有一個比較有名的PHP網頁管理程式叫MemAdmin，網址是：http://www.junopen.com/memadmin/，下載地址為：http://www.junopen.com/memadmin/memadmin-1.0.12.tar.gz，安裝的時候需要安裝PHP memcache擴充套件，過程稍微複雜一些，但功能也多一些。
2.5.PHP版Redis管理程式phpRedisAdmin
這是一個php指令碼編寫的redis管理工具，git版本庫地址為：https://github.com/erikdubbelboer/phpRedisAdmin，這個工具還需要另外一個php庫支援，它的git版本庫地址為https://github.com/nrk/predis.git，具體做法就是將predis庫放在phpRedisAdmin目錄下的vendor子目錄下即可。當然也可以使用Redis Desktop Manager，這個一個非Web管理工具，支援常見的作業系統。
提示：在安裝過程中經常會遇到提示執行make test，在編譯安裝Redis時如果你執行make test會得到提示“You need tcl 8.5 or newer in order to run the Redis test”，可以通過命令“yum install –y tcl”來安裝。
3.編譯安裝
假定libevent-2.1.8-stable.tar.gz、memcached-1.5.2.tar.gz及redis-4.0.2.tar.gz都下載後放在伺服器/root目錄下。
3.1編譯安裝libevent
首先檢查有沒有安裝libevent
rpm -q libevent
如果有，則執行如下命令解除安裝：
rpm -e --nodeps libevent-2.0.21-4.el7.x86_64


接著就執行下面的命令來編譯安裝libevent了。
cd /root
tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz
cd libevent-2.1.8-stable
./configure --prefix=/usr/local/libevent/
make && make install
如果沒有錯誤則編譯安裝成功，安裝目的路徑為：/usr/local/libevent。


測試libevent是否安裝成功：
ls -al /usr/local | grep libevent
3.2編譯安裝Memcached
執行如下命令對Memcached進行編譯安裝：
cd /root
tar -xvf memcached-1.5.2.tar.gz
cd memcached-1.5.2
./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr/local/libevent/
make && make install
如果沒有錯誤，則編譯安裝成功，安裝目的路徑為：/usr/local/memcached，通過如下命令檢視：
[

[email protected] ~]# ls -an /usr/local/memcached/
total 0
drwxr-xr-x   5 0 0  45 Oct 21 15:58 .
drwxr-xr-x. 19 0 0 265 Oct 25 16:42 ..
drwxr-xr-x   2 0 0  23 Oct 21 15:58 bin
drwxr-xr-x   3 0 0  23 Oct 21 15:58 include
drwxr-xr-x   3 0 0  17 Oct 21 15:58 share


可以通過執行如下命令來啟動Memcached:
/usr/local/memcached/bin/memcached -u root –d 
可以通過執行如下命令來檢視Memcached的執行情況：
ps -ef |grep memcached
或者通過檢視埠11211的監聽情況：
netstat -anp | grep 11211
3.3編譯安裝Redis
cd /root
tar xzf redis-4.0.2.tar.gz
cd redis-4.0.2
make
make PREFIX=/usr/local/redis install


注意上面的命令中“PREFIX”要大寫，通常在一遍編譯安裝時是小寫的，我在安裝的時候也用小寫，結果無法安裝到/usr/local/redis目錄，在/usr/local/redis/bin目錄下有6個檔案，如下：
[

[email protected] ~]# ls -an /usr/local/redis/bin
total 21768
drwxr-xr-x 2 0 0     134 Oct 25 16:42 .
drwxr-xr-x 4 0 0      28 Oct 25 16:44 ..
-rwxr-xr-x 1 0 0 2450872 Oct 25 16:42 redis-benchmark
-rwxr-xr-x 1 0 0 5742384 Oct 25 16:42 redis-check-aof
-rwxr-xr-x 1 0 0 5742384 Oct 25 16:42 redis-check-rdb
-rwxr-xr-x 1 0 0 2605144 Oct 25 16:42 redis-cli
lrwxrwxrwx 1 0 0      12 Oct 25 16:42 redis-sentinel -> redis-server
-rwxr-xr-x 1 0 0 5742384 Oct 25 16:42 redis-server
在上述檔案中，其中：
redis-benchmark：效能測試工具，測試Redis在你的系統及配置下的讀寫效能；
redis-check-aof：用於修復出問題的aof檔案；
redis-check-rdb：用於修復出問題的rdb檔案；
redis-cli：Redis的命令列操作工具；
redis-sentinel：Redis的叢集管理工具；
redis-server：Redis的服務端啟動程式


然後執行如下命令將配置檔案移動到redis安裝目錄下
mkdir /usr/local/redis/etc
cp redis.conf /usr/local/redis/etc
因為預設情況下Redis不是在後臺執行，需要更改redis.conf中的配置：
vim /usr/local/redis/etc/ redis.conf
將redis.conf中的“daemonize”改為yes。


通過如下命令可以啟動Redis：
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf
其中“/usr/local/redis/bin/redis-server”是redis監聽程式的路徑，“/usr/local/redis/etc/redis.conf”是配置檔案路徑。
啟動成功後就可以看到Redis很獨特的啟動介面，如下：
 
4.配置
4.1Memcached配置
4.1.1Memcached常用引數說明
在前面的安裝過程中簡要介紹了一下如何在命令列下執行Memcached，但大部分都是採用了預設設定，實際上Memcached支援更多靈活設定，下面介紹一下Memcached的啟動引數。
Memcached常用引數說明：
-p：設定埠號(預設為:11211)
-U：UDP監聽埠(預設為 11211,為 0 時關閉)
-l：繫結地址(預設:所有都允許，即無論內外網或者本機都可訪問，因為Memcached不支援身份驗證所以有安全隱患，若設定為127.0.0.1就只能本機訪問)
-d：獨立程序執行
-u：繫結使用指定用於執行程序<username>
-m：允許最大記憶體用量，單位M (預設為 64 MB)
-P：將PID寫入檔案<file>，這樣可以使得後邊進行快速程序終止, 需要與-d 一起使用
4.1.2將Memcached配置為service
為了省去每次開機後手動啟動Memcached的麻煩，在/usr/lib/systemd/system/下建立memcached.service檔案，檔案內容如下：
[Unit]
Description=memcached 1.5.2
After=network.target
 
[Service]
#PIDFile=/usr/local/memcached/memcached.pid
Type=forking
ExecStart=/usr/local/memcached/bin/memcached -d -m 256 -u root -p 11211
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target


然後增加執行許可權：
chmod 755 /usr/lib/systemd/system/memcached.service


然後可以執行如下命令來檢驗是否配置正確：
systemctl enable memcached.service：設定memcached這個service隨系統一起啟動
systemctl disable memcached.service：禁止memcached這個service隨系統一起啟動
systemctl start memcached.service：啟動memcached這個service
systemctl stop memcached.service：停止memcached這個service


4.2Redis配置
4.2.1Redis常用引數說明
Redis的配置資訊存放於redis.conf檔案，主要有以下引數：
bind：指定只接受哪些IP的請求，如bind 192.168.1.100 10.0.0.1，預設為bind 127.0.0.1；
port：指定在哪個埠監聽，預設為6379；
pidfile：指定pid檔案位置，當Redis以守護程序方式執行時，Redis預設會把pid寫入/var/run/redis.pid檔案 
daemonize：指定是否以守護程序方式執行服務，預設是no，大多數情況下需要將其改為yes；
timeout：當客戶端閒置多長時間後關閉連線，如果指定為0，表示關閉該功能；
loglevel: 指定日誌記錄級別，Redis總共支援四個級別：debug、verbose、notice、warning，預設為verbose
logfile: 日誌記錄方式，預設為標準輸出，如果配置Redis為守護程序方式執行，而這裡又配置為日誌記錄方式為標準輸出，則日誌將會發送給/dev/null
databases: 設定資料庫的數量，預設資料庫為0，可以使用SELECT <dbid>命令在連線上指定資料庫id
save: 指定在多長時間內，有多少次更新操作，就將資料同步到資料檔案，可以多個條件配合，格式為：save <seconds> <changes>，例如預設的配置：
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
分別表示900秒（15分鐘）內有1個更改，300秒（5分鐘）內有10個更改以及60秒內有10000個更改，當滿足上述條件之一都會將資料同步到資料檔案
rdbcompression：指定儲存至本地資料庫時是否壓縮資料，預設為yes，開啟了節約空間但多佔用CPU，關閉了節約CPU但佔用較大空間，視情況 選擇
dbfilename：指定本地資料庫檔名，預設值為dump.rdb，滿足save引數指定的條件後資料就會同步到這個檔案dir：指定本地資料庫存放目錄
slaveof：設定當本機為slav服務時，設定master服務的IP地址及埠，在Redis啟動時，它會自動從master進行資料同步，格式為：slaveof <masterip> <masterport>
masterauth：當master服務設定了密碼保護時，slav服務連線master的密碼
requirepass：設定Redis連線密碼，如果配置了連線密碼，客戶端在連線Redis時需要通過AUTH <password>命令提供密碼，預設關閉
maxclients：設定同一時間最大客戶端連線數，預設無限制，Redis可以同時開啟的客戶端連線數為Redis程序可以開啟的最大檔案描述符數，如果設定 maxclients 0，表示不作限制。當客戶端連線數到達限制時，Redis會關閉新的連線並向客戶端返回max number of clients reached錯誤資訊
maxmemory：指定Redis最大記憶體限制，Redis在啟動時會把資料載入到記憶體中，達到最大記憶體後，Redis會先嚐試清除已到期或即將到期的Key，當此方法處理 後，仍然到達最大記憶體設定，將無法再進行寫入操作，但仍然可以進行讀取操作。Redis新的vm機制，會把Key存放記憶體，Value會存放在swap區
appendonly：指定是否在每次更新操作後進行日誌記錄，Redis在預設情況下是非同步的把資料寫入磁碟，如果不開啟，可能會在斷電時導致一段時間內的資料丟失。因為 redis本身同步資料檔案是按上面save條件來同步的，所以有的資料會在一段時間內只存在於記憶體中，預設為no
appendfilename：指定更新日誌檔名，預設為appendonly.aof
appendfsync：指定更新日誌條件，共有3個可選值： no：表示等作業系統進行資料快取同步到磁碟（快）；always：表示每次更新操作後手動呼叫fsync()將資料寫到磁碟（慢，安全）；everysec：表示每秒同步一次（折衷，預設值）
4.2.2將Redis配置為service
為了省去每次開機後手動啟動Redis的麻煩，在/usr/lib/systemd/system/下建立redis.service檔案，檔案內容如下：
[Unit]
Description=Redis
After=network.target


[Service]
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf
ExecStop=/usr/local/redis/bin/redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 shutdown


[Install]
WantedBy=multi-user.target


然後增加執行許可權：
chmod 755 /usr/lib/systemd/system/redis.service


然後可以執行如下命令來檢驗是否配置正確：
systemctl enable redis.service：設定service隨系統一起啟動
systemctl disable redis.service：禁止service隨系統一起啟動
systemctl start redis.service：啟動service
systemctl stop redis.service：停止service
5.檢驗配置
5.1Memcached狀態檢視
將memcache.php解壓後放到Web伺服器目錄（當然伺服器得配置支援php），在這裡為圖省事直接將其放置在/usr/local/nginx-1.12.0/html/nosql/目錄（有關php與nginx的編譯安裝，請看本系列的第5篇及第7篇），然後開啟/usr/local/nginx-1.12.0/html/nosql/memcache.php頁面，裡面包含了登入時的使用者名稱和密碼及伺服器等配置資訊，如下：
define('ADMIN_USERNAME','admin'); // Admin Username
define('ADMIN_PASSWORD','123456');  // Admin Password
define('DATE_FORMAT','Y/m/d H:i:s');
define('GRAPH_SIZE',200);
define('MAX_ITEM_DUMP',50);


$MEMCACHE_SERVERS[] = '127.0.0.1:11211'; // add more as an array


主要修改管理員登入使用者名稱、密碼和Memcached伺服器資訊即可。修改後將其放入任何一可支援php的web環境下，即可在輸入身份驗證資訊後檢視MemCached伺服器狀態，如下圖所示：
  
5.2Redis狀態檢視
將從git版本庫獲取到的程式碼上傳到/usr/local/nginx-1.12.0/html/nosql/phpRedisAdmin（有關php與nginx的編譯安裝，請看本系列的第5篇及第7篇，nginx-1.12.0安裝在usr/local/nginx-1.12.0），然後啟動Redis、Nginx和PHP-FPM，開啟http://localhost/nosql/phpRedisAdmin/即可看到如下介面：
 
可以從管理介面上對key/value管理，也可以點選那個藍色的感嘆號按鈕檢視Redis伺服器資訊，如下圖所示：
 
上文提到的另一個Redis管理工具Redis Desktop Manager比這個要直觀一點，不過需要根據操作的本地計算機的作業系統型別不同而選擇不同版本。
6.總結
本文主要講述了NoSQL領域的兩個比較常用的應用Memcached和Redis來介紹其安裝和配置過程，並捎帶講述了一下視覺化管理介面。其實在NoSQL領域還有其它不錯的解決方案，比如mongodb等。另外，時間有限沒有講如何叢集化部署了，見過有人使用Memcached作為叢集站點的Session伺服器，大家有興趣可以研究一下。


周金橋
2017-10-30