¿Qué es Memcached ?
Memcached es un sistema de caché distribuido que se
utiliza para guardar los datos de las aplicaciones en un (conjunto de)
servidor(es)
(servidores de caché), todo esto de una forma sencilla y
transparente. Estas caracaterísticas lo han convertido en un sistema
muy utilizado en varios proyectos.
Memcached permite guardar lo que se nos ocurra y que a nuestro criterio sea digno de ser "cacheado", ejemplo: resultados de cálculos o consultas a base de datos complejas, información de sesiones de los usuarios, etc.
Memcached se ejecuta en uno o varios equipos que
actuará(n) como servidores y de los cuales, entre otros parámetros, se
puede ajustar el tamaño de la memoria que queremos que utilice para
ello.
Una vez instalados los servidores, las aplicaciones a través de una
API podrán guardar elementos en la caché, recuperarlos o borrarlos,
todo esto de una forma muy sencilla.
Definición extendida
Memcached es definido por Danga Interactive,
la empresa que lo desarrollo y mantiene el proyecto bajo licencia BSD
como un “sistema distribuido de alta performance para el cacheo de
objetos en memoria, genérico por naturaleza, pero pensado para
incrementar la velocidad de aplicaciones web dinámicas, aliviando la
carga de las bases de datos”.
La idea es muy simple y a la vez muy efectiva: un servicio que
escucha en un host y un port específico, que puede almacenar cadenas de
bytes (strings). De esta manera, podríamos estar guardando en memoria una estructura serializada de PHP o Java, un string encodeado con Json, o un documento de cualquier formato (después de todo no dejan de ser cadenas de bytes).
Existe actualmente una implementacion de Memcached Server que corre en Win32. Si bien no es oficial, cuenta con el apoyo de varios desarrolladores de la comunidad.
Funcionamiento
A grandes rasgos, el Memcached Server almacena los strings
(internamente denominados ítems), en una gran tabla de hash, y los
mapea según la clave que le asociemos a dicho ítem.
Dicha tabla de hash adopta una estructura de porciones de memoria de
tamaño variable (denominadas slabs), con el objetivo de optimizar la
asignación del espacio de memoria.
Un dato no menor es el slab de mayor tamaño (1 Mb), siendo este por
consiguiente el tamaño máximo que un ítem puede tener si quiere ser
almacenado en Memcached Server (aunque este valor puede ser modificado
desde el código fuente).
Su arquitectura escalable nos permite mantener un pool de Memcached
servers, característica que bien puede ser explotada en momentos donde
la cantidad de conexiones no puede ser gestionada por un único Server.
En ese caso, el pool optará por otro Server, balanceando la carga de
conexiones.
Protocolo
La comunicación de clientes con servidor es muy simple, y basada en
comandos. El protocolo Memcached implementa 3 comandos de
almacenamiento, con pequeñas diferencias en su funcionamiento:
- SET: Actualiza el objeto si no existía anteriormente, o lo agrega en caso contrario.
- ADD: Agrega el objeto solo si no existe.
- REPLACE: Actualiza el objeto solo si existe.
Memcached permite controlar el tiempo de vida de un objeto,
indicando el “tiempo de expiración” para el mismo, en el momento de
realizar una operación de almacenamiento.
A su vez, posee un comando de recuperación: GET. Podemos eliminar un objeto mediante el comando DELETE.
Además, el protocolo implementa comandos para recuperar estadísticas,
vaciar el cache, utilizar algún tipo de compresión, entre otros.
Ejemplo de uso
<?php
// Inicializamos y conectamos
$memcache = new Memcache;
$memcache->connect('localhost', 11211) or die("No podemos conectarnos");
// Creamos una estructura a cachear
$pichongol = new stdClass;
$pichongol->nombre = “Daniel”;
$pichongol->apellido = “Lopez”;
// Almacenamos la estructura con una expiracion de 10 segundos
$memcache->set(“pichongol”, $pichongol, false, 10) or die ("No podemos guardar la estructura");
// Recuperamos la estructura
$result = $memcache->get(“pichongol”);
echo "Estructura recuperada:<br/>\n";
print_r($result);
?>
¿Quiénes usan Memcached?
El desarrollo inicial y sus posteriores mejoras nacen como una
necesidad de incrementar velocidades de respuesta para las peticiones
web, en sitios de tráfico masivo.
Actualmente, su uso continúa expandiéndose, a medida que el proyecto
toma mayor fuerza con la ayuda de varios desarrolladores de la
comunidad Open Source que revisan y agregan nuevas capacidades al proyecto.
La siguiente es una lista acotada de sitios que actualmente utilizan Memcached para resolver cuestiones de escalabilidad:
Memcached nace como un desarrollo para el backend de LiveJournal, y como tal, es el primer sitio que lo implementa.
Luego de tener ciertas falencias de performance (producto de tener
que manejar en promedio, de 35 a 40 millones de page views diarios)
implementaron Memcached, logrando una gran mejoría en la prestación del
servicio.
Contribuyó al proyecto, aportando muchas mejoras relacionadas con el
manejo de memoria y los algoritmos de hashing, principalmente. Es
actualmente la mayor implementación conocida, compuesta de alrededor de
200 servers de 1GB de memoria cada uno.
Monitoreando su funcionamiento
En estado natural, a medida que el tiempo transcurre, se incrementa la cantidad de ítems almacenados:
En el anterior ejemplo, podemos ver como la cantidad de ítems se va
incrementando hasta la hora 8, momento en el cual se realizó un “restart” del Memcached Server. Luego de ese instante, los ítems vuelven a almacenarse progresivamente.
El “Hits Ratio” es el índice que nos indica la relacion
de éxito entre las veces que solicitamos un ítem, y las veces que
efectivamente esta cacheado y por ende recuperado.
Estadísticamente y dependiendo del proyecto, es muy comun que el Hits Ratio
se ubique en la franja del 85% – 98%. Claramente podemos imaginarnos la
mejora al rendimiento general que esto representa, si tenemos en cuenta
la merma en la carga de las Bases de datos, así también el tiempo de
respuesta de los web servers. El siguiente gráfico nos demuestra lo
anteriormente dicho:
Obviamente, en algún momento de “restart” del Memcached Server, todos los objetos cacheados se pierden, y por ende cae el Hit Ratio, para en poco tiempo ubicarse dentro de los niveles normales.
Conclusión
Memcached y escalabilidad van de la mano, y todos podemos sacar jugo
de esta interesante herramienta. Nuevamente se demuestra que las ideas
brillantes son simples por naturaleza.
Para descargarle:
http://memcached.org/
