详解MySQL下InnoDB引擎中的Memcached插件

前些年，HandlerSocket的横空出世让人们眼前一亮，当时我还写了一篇文章介绍了其用法梗概，时至今日，由于种种原因，HandlerSocket并没有真正流行起来，不过庆幸的是MySQL官方受其启发，研发了基于InnoDB的Memcached插件，总算是在MySQL中延续了NoSQL的香火，以前单独架设Memcached服务器不仅浪费了内存，而且还必须自己维护数据的不一致问题，有了Memcached插件，这些问题都不存在了，而且借助MySQL本身的复制功能，我们可以说是变相的实现了Memcached的复制，这更是意外之喜。

安装

为了让文章更具完整性，我们选择从源代码安装MySQL，需要注意的是早期的版本有内存泄漏，所以推荐安装最新的稳定版，截至本文发稿时为止，最新的稳定版是5.6.13，我们就以此为例来说明，过程很简单，只要激活了WITH_INNODB_MEMCACHED即可：

shell> groupadd mysql
shell> useradd -r -g mysql mysql
shell> tar zxvf mysql-5.6.13.tar.gz
shell> cd mysql-5.6.13
shell> cmake . -DWITH_INNODB_MEMCACHED=ON
shell> make
shell> make install
shell> cd /usr/local/mysql
shell> chown -R mysql .
shell> chgrp -R mysql .
shell> scripts/mysql_install_db --user=mysql
shell> chown -R root .
shell> chown -R mysql data
shell> bin/mysqld_safe --user=mysql &
shell> cp support-files/mysql.server /etc/init.d/mysql.server

MySQL安装完毕后，在插件目录我们能看到innodb_engine.so和libmemcached.so：

mysql> SELECT @@plugin_dir;
+------------------------------+
| @@plugin_dir         |
+------------------------------+
| /usr/local/mysql/lib/plugin/ |
+------------------------------+

此外还需要导入Memcached插件所需要的表结构：

mysql> SOURCE /usr/local/mysql/share/innodb_memcached_config.sql

一切就绪后就可以激活Memcached插件了（当然如果需要的话也可以禁止）：

mysql> INSTALL PLUGIN daemon_memcached soname "libmemcached.so";
mysql> UNINSTALL PLUGIN daemon_memcached;

说明：如果要重启插件的话，可以先uninstall，再install。

Memcached插件相关的配置信息如下，具体介绍可以参考官方文档：

mysql> SHOW VARIABLES LIKE '%memcached%';
+----------------------------------+------------------+
| Variable_name          | Value      |
+----------------------------------+------------------+
| daemon_memcached_enable_binlog  | OFF       |
| daemon_memcached_engine_lib_name | innodb_engine.so |
| daemon_memcached_engine_lib_path |         |
| daemon_memcached_option     |         |
| daemon_memcached_r_batch_size  | 1        |
| daemon_memcached_w_batch_size  | 1        |
+----------------------------------+------------------+

注意：daemon_memcached_r_batch_size和daemon_memcached_w_batch_size，这两个选项对性能影响较大，简单点说就是控制事务提交的频率，MySQL的缺省值均为1，也就是说每次都提交，这主要是从安全性考虑的，大家可以依照自己的情况来调整。

差不多了，此时Memcached端口应该准备就绪了，你可以试试看：

shell> echo "stats" | nc localhost 11211

换句话说，MySQL已经兼容Memcached协议，可以直接使用Memcached命令。
配置

在安装步骤里，我们导入了一个名为innodb_memcached_config.sql的脚本，它创建了一库（innodb_memcache）三表（cache_policies, config_options, containers）：

mysql> USE innodb_memcache
mysql> SHOW TABLES;
+---------------------------+
| Tables_in_innodb_memcache |
+---------------------------+
| cache_policies      |
| config_options      |
| containers        |
+---------------------------+

cache_policies定义了缓存策略，包含如下选择：

innodb_only：只使用InnoDB作为数据存储。
    cache-only：只使用传统的Memcached引擎作为后端存储。
    caching：二者皆使用，如果在Memcached里找不到，就查询InnoDB。

config_options定义了分隔符号：

separator：Memcached只识别单值，使用此分隔符（|）来连接多个字段的值。
    table_map_delimiter：通过此分隔符（.）来确认表和键，如：@@table.key。

如果我们想通过Memcached协议来访问一个表，需要先在containers中配置它：

mysql> SELECT * FROM containers\G
*************************** 1. row ***************************
         name: aaa
       db_schema: test
       db_table: demo_test
      key_columns: c1
     value_columns: c2
         flags: c3
      cas_column: c4
  expire_time_column: c5
unique_idx_name_on_key: PRIMARY

如上已经有了test数据库的demo_test表，通过c1查询c2的值，表结构如下所示：

mysql> DESC test.demo_test;
+-------+---------------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+-------+---------------------+------+-----+---------+-------+
| c1  | varchar(32)     | NO  | PRI |     |    |
| c2  | varchar(1024)    | YES |   | NULL  |    |
| c3  | int(11)       | YES |   | NULL  |    |
| c4  | bigint(20) unsigned | YES |   | NULL  |    |
| c5  | int(11)       | YES |   | NULL  |    |
+-------+---------------------+------+-----+---------+-------+

缺省情况下有一行数据：

mysql> SELECT * FROM test.demo_test;
+----+--------------+------+------+------+
| c1 | c2      | c3  | c4  | c5  |
+----+--------------+------+------+------+
| AA | HELLO, HELLO |  8 |  0 |  0 |
+----+--------------+------+------+------+

让我们用Memcached协议来访问看看：

shell> echo "get @@aaa.AA" | nc localhost 11211
VALUE @@aaa.AA 8 12
HELLO, HELLO
END

我们还可以先设定缺省访问的表，然后后续的查询就只写键名就可以了：

shell> (echo "get @@aaa"; echo "get AA") | nc localhost 11211
VALUE @@aaa 0 14
test/demo_test
END
VALUE AA 8 12
HELLO, HELLO
END

虽然我的例子都是通过命令行执行的，但是大家很容易就更改写成PHP之类的方法。
限制

Memcached插件用起来非常简单，不过并不是一切都很完美，比如说：当我们配置表的时候，containers表的字段，除了key_columns和value_columns以外，其它的字段，如：flags，cas_column，expire_time_column等也必须设定，可是很多时候，我们在原表中找不到贴切的字段，此时就只能对应新建三个字段，味道很恶心。

此外，containers表还有如下限制：

• key_columns字段的类型必须是CHAR或VARCHAR，且最大长度是250个字符。
• value_columns字段的类型必须是CHAR或VARCHAR或BLOB，长度不限。
• cas_column字段的类型必须是BIGINT。
• expiration_time_column字段的类型必须是INT。
• flags字段的类型必须是INT。

说明：随着MySQL版本的更新，这些限制可能会发生变化，请大家以实际情况为准。
实战

让我们以一个用户登录的例子来检验一下学习成果：

首先在测试数据库创建一个用户表：

USE `test`

CREATE TABLE `users` (
  `id` INT(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` VARCHAR(15) NOT NULL,
  `password` VARCHAR(32) NOT NULL,
  `email` VARCHAR(50) NOT NULL,
  `flags` INT(10) UNSIGNED DEFAULT '0',
  `cas_column` BIGINT(20) UNSIGNED DEFAULT '0',
  `expire_time_column` INT(10) UNSIGNED DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `username` (`username`)
) ENGINE=InnoDB;

然后添加几行测试数据：

INSERT INTO `users` (`username`, `password`, `email`)
VALUES
('foo', 'ffffffffffffffffffffffffffffffff', 'foo@domain.com'),
('bar', 'bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb', 'bar@domain.com');

接着在containers里配置这个表：

INSERT INTO innodb_memcache.containers (
  name, db_schema, db_table, key_columns, value_columns,
  flags, cas_column, expire_time_column, unique_idx_name_on_key
) VALUES (
  'default', 'test', 'users', 'username', 'password|email',
  'flags', 'cas_column', 'expire_time_column', 'username'
);

这里我们定义了多个字段（password和email）作为value_columns，并且使用竖线作为分隔符，实际上使用空格，逗号之类分隔符也可以，在innodb_config.c文件的源代码中能查到如下关于分隔符的定义，文档里并没有涵盖这些信息：

static const char* sep = " ;,|\n";

最后使用Memcached协议来访问一下，这里我们换个花样，执行一个MGET操作：

shell> echo "get foo bar" | nc localhost 11211
VALUE foo 0 47
ffffffffffffffffffffffffffffffff|foo@domain.com
VALUE bar 0 47
bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb|bar@domain.com
END

既然我定义value_columns的时候设置了多个字段，那么返回数据的时候自然也返回多个字段的数据，并且它们依照innodb_memcache.config_options表中的separator字段来分隔，缺省情况下是一个竖线，如果你的字段内容里包含了竖线，那么就会和缺省值发生冲突，此时你可以更新separator的定义，比如改成三个竖线等等，需要提醒的是，修改后别忘了重启Memcached插件。

说明：因为们在配置的时候把表命名为default，所以在请求的时候不用传递表名。如果不存在default，那么会把名字按照字母顺序正序排列，排在第一位的就是缺省。

…

本文在使用Memcached插件的时候，所有例子均使用的是读操作，实际上写操作也是支持的，不过在实际使用时，我更倾向于写操作都通过SQL来执行，而Memcached插件仅处理KV形式的读操作，实际压力测试的结果显示，Memcached插件比SQL的方式，性能提升了百分之一百左右，虽然仍不及独立的Memcached，但考虑到其它的优势，这个结果已经很让人欣喜了，下一站，InnoDB的Memcached插件！大家做好准备吧。