Memcached是高性能的分布式内存缓存服务器，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以及提高动态Web应用的速度和可扩展性。Memcached有如下特点：
- 协议简单
- 基于libevent的事件处理机制
- 内置内存存储方式
- 采用不互相通信的分布式
Memcached以守护程序的方式运行于一个或多个服务器中，随时接受客户端的连接操作，客户端可以由多种语言编写。客户端与Memcached服务器建立连接后，接下来的事情就是存取对象了。保在Memcached的对象都放在内存中。Memcached本身是为缓存设计的服务器，因此没有过多考虑数据持久化问题。
一、Memcached数据存储
下面详细了解下Memcached的内部实现。
1、Memcached如何支持高并发
Memcached使用多路复用I/O模型。传统的阻塞I/O中，系统可能会因为某个用户连接还没做好I/O准备而一直阻塞等待，直到这个连接做好I/O准备。如果这时有其他用户连接到服务器，很可能会因为系统阻塞而得不到响应。而多路复用I/O是一种消息通知模型，用户连接做好I/O准备后，系统会通知我们这个连接可以进行I/O操作，这样就不会阻塞在某个用户连接上了。
此外，Memcached使用多线程模式。可以指定开启线程数量。线程数量并不是越多越好，一般设置为CPU核数，这样效率更高。因为线程数越多，系统需要的线程调度时间就越多。而把线程数设置为CPU核数，系统需要的线程调度时间最少。
2、使用Slab分配算法保存数据
Memcached默认只能存储不大于1M的数据，这个和Slab算法有关，这种算法可以减小内存碎片，提高内存效率。Slab算法的原理是，把固定大小的内存块（1M）划分成n小块，Slab把每1M大小的内存块称为一个slab页，每次向系统申请一个slab页，然后再通过分割算法把这个slab页分割成若干大小的chunk块，把这些chunk块分给用户使用。
默认情况下，Memcached可分为40多种slab页，每种slab页的chunk块大小都不相同。Memcached向slab层申请内存数据时，Slab层从slabclass中找到一个合适的slab页，然后分配其中一个空闲的chunk块给Memcached使用。
3、删除过期的Item
Memcached为每个Item设置一个过期时间，但不是过期就把Item删除，而是访问Item时如果到了有效期，才把item从内存中删除。
4、使用LRU算法淘汰数据
当申请内存失败时，就需要开始淘汰数据了。淘汰的原则是，从数据项列表尾部开始遍历，查找一个引用计数器为0的item，把这个item释放掉。因为Memcached会把刚刚访问过的item放到item列表的头部，所以尾部的item都是很就为访问过的。 如果找不到引用计数为0的item，就查找3个小时为访问过的item，把它释放掉。如果还是找不到，就返回null。
5、Memcached的多线程模型
Memcached是一个多线程缓存服务器程序。在Memcached内部，线程分为：
- 主线程：接收客户端连接，并把连接分配给工作线程处理。
- 工作线程：处理客户端连接请求。
主线程主要侦听客户端连接，有客户端连接到Memcached时，Memcached会调用accept函数接收到来的连接，把连接push到工作线程的CQ队列当中，并向工作线程发送一个信号，通知工作线程有新的客户端连接需要处理。
当工作线程接收到主线程的信号后，便会把CQ队列上的客户端连接注册到libevent进行侦听，libevent会侦听客户端的连接的读写事件，并调用相关的回调函数进行处理。
6、Memcached分布式布置方案，一致性哈希
当服务器数量不改变的时候，普通的hash分布可以很好的运作，但是当服务器数量发生改变的时候，问题就出来了。因为数量的改变会完全改变原来的映射关系。这时可以采用一致性哈希算法解决。
- 步骤1：将一个32位整数想象成一个环。
- 步骤2：使用Hash函数处理服务器所使用的IP地址，把Memcached分布式集群映射到环上。
- 步骤3：计算查询的key对应的Hash值，将value映射到沿环顺时针方向第一台机器上。
如果添加删除机器，只需要更新机器对应位置和沿逆时针方向第一台机器对应位置之间的key对应的数据项即可。