ميمكاش

في مجال الحوسبة ، يُعدّ Memcached (يُنطق إما /mɛmkæʃˈdiː/ ميم-كاش-دي [حيث "دي/د" اختصارًا لكلمة daemon ]، أو /ˈmɛmkæʃt/ ميم-كاشد ) نظامًا عامًا لتخزين البيانات في الذاكرة الموزعة . يُستخدم غالبًا لتسريع مواقع الويب الديناميكية التي تعتمد على قواعد البيانات ، وذلك بتخزين البيانات والكائنات مؤقتًا في ذاكرة الوصول العشوائي ( RAM) لتقليل عدد مرات قراءة مصدر البيانات الخارجي (مثل قاعدة البيانات أو واجهة برمجة التطبيقات). Memcached برنامج مجاني ومفتوح المصدر ، مرخص بموجب رخصة BSD المعدلة . ^{[ 2 ]} يعمل Memcached على أنظمة تشغيل شبيهة بنظام Unix ( Linux و macOS ) وعلى نظام Microsoft Windows . ويعتمد على مكتبة libevent .

توفر واجهات برمجة تطبيقات Memcached جدول تجزئة ضخمًا موزعًا على عدة أجهزة. عند امتلاء الجدول، تؤدي عمليات الإدخال اللاحقة إلى حذف البيانات الأقدم بترتيب الأقل استخدامًا مؤخرًا (LRU). ^{[ 3 ] [ 4 ]} عادةً ما تقوم التطبيقات التي تستخدم Memcached بتخزين الطلبات والإضافات في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) قبل اللجوء إلى مخزن بيانات أبطأ، مثل قاعدة البيانات.

لا يمتلك Memcached آلية داخلية لتتبع حالات عدم العثور على البيانات. ومع ذلك، توفر بعض الأدوات الخارجية هذه الوظيفة.

طُوِّرَ برنامج Memcached لأول مرة بواسطة براد فيتزباتريك لموقعه الإلكتروني LiveJournal في 22 مايو 2003. ^{[ 5 ] [ 6 ]} كُتِبَ البرنامج في الأصل بلغة Perl ، ثم أُعيدَت كتابته لاحقًا بلغة C بواسطة أناتولي فوروبي، الذي كان يعمل لدى LiveJournal آنذاك. ^{[ 7 ]} يُستخدم Memcached الآن من قِبَل العديد من الأنظمة الأخرى، بما في ذلك YouTube ، ^{[ 8 ]} وReddit ، ^{[ 9 ]} وFacebook ، ^{[ 10 ] [ 11 ]} وPinterest ، ^{[ 12 ] [ 13 ]} وTwitter ، ^{[ 14 ]} وWikipedia ، ^{[ 15 ]} و Method Studios . ^{[ 16 ]} كما تُقدِّم Google App Engine و Google Cloud Platform و Microsoft Azure و IBM Bluemix و Amazon Web Services خدمة Memcached من خلال واجهة برمجة التطبيقات (API). ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

يستخدم النظام بنية خادم-عميل . تحتفظ الخوادم بمصفوفة ترابطية من نوع مفتاح-قيمة ؛ يقوم العملاء بتعبئة هذه المصفوفة والاستعلام عنها باستخدام المفتاح. يصل طول المفاتيح إلى 250 بايت، بينما لا يتجاوز حجم القيم 1 ميجابايت .

يستخدم العملاء مكتبات من جانب العميل للاتصال بالخوادم، التي تعرض خدماتها افتراضيًا على المنفذ 11211. يدعم النظام بروتوكولي TCP وUDP. يعرف كل عميل جميع الخوادم، ولا تتواصل الخوادم فيما بينها. إذا رغب عميل في تعيين أو قراءة القيمة المقابلة لمفتاح معين، تقوم مكتبة العميل أولًا بحساب تجزئة للمفتاح لتحديد الخادم المناسب. يوفر هذا شكلًا بسيطًا من التجزئة وبنية قابلة للتوسع لا تعتمد على مشاركة البيانات بين الخوادم. يحسب الخادم تجزئة ثانية للمفتاح لتحديد مكان تخزين أو قراءة القيمة المقابلة. تحتفظ الخوادم بالقيم في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) (وبدءًا من الإصدار 1.6.0، في ذاكرة تخزين مؤقتة إضافية على القرص باستخدام خيار خادم تخزين خارجي)؛ ^{[ 21 ]} إذا نفدت الذاكرة أو مساحة القرص المتاحة على أحد الخوادم، فإنه يتخلص من أقدم القيم. لذلك، يجب على العملاء التعامل مع Memcached كذاكرة تخزين مؤقتة مؤقتة؛ فلا يمكنهم افتراض أن البيانات المخزنة في Memcached لا تزال موجودة عند الحاجة إليها. توفر قواعد البيانات الأخرى، مثل MemcacheDB و Couchbase Server ، تخزينًا دائمًا مع الحفاظ على توافق بروتوكول Memcached.

إذا استخدمت جميع مكتبات العميل نفس خوارزمية التجزئة لتحديد الخوادم، فيمكن للعملاء قراءة البيانات المخزنة مؤقتًا لبعضهم البعض.

يتضمن النشر النموذجي عدة خوادم والعديد من العملاء. مع ذلك، من الممكن استخدام Memcached على جهاز كمبيوتر واحد، حيث يعمل كعميل وخادم في آن واحد. غالبًا ما يكون حجم جدول التجزئة الخاص به كبيرًا جدًا، ولكنه محدود بالذاكرة المتاحة لجميع الخوادم في مجموعة الخوادم بمركز البيانات. وعندما يتطلب النشر الإلكتروني عالي الحجم وواسع النطاق ذلك، قد يصل هذا الحجم إلى عدة غيغابايت. يُعد Memcached ذا قيمة مماثلة في الحالات التي يكون فيها عدد طلبات المحتوى مرتفعًا، أو تكلفة إنشاء محتوى معين مرتفعة. يمكن للتطبيقات ذات احتياجات التخزين المؤقت العالية استخدام وكيل مدمج لتحديد وتكوين مسارات معقدة بين العميل والخادم. ^{[ 21 ]}

لاحظ أن جميع الدوال الموضحة في هذه الصفحة هي مجرد رموز زائفة . قد تختلف استدعاءات Memcached ولغات البرمجة المستخدمة بناءً على واجهة برمجة التطبيقات (API).

يُعدّ تحويل استعلامات إنشاء قواعد البيانات أو الكائنات لاستخدام Memcached أمرًا بسيطًا. عادةً، عند استخدام استعلامات قواعد البيانات المباشرة، يكون مثال الكود كما يلي:

دالة get_foo ( int userid ) data = db_select ( "SELECT * FROM users WHERE userid = ?" , userid ) return data

بعد التحويل إلى Memcached، قد تبدو نفس المكالمة كما يلي

دالة get_foo ( int userid ) /* جرب أولاً ذاكرة التخزين المؤقت */ data = memcached_fetch ( "userrow:" + userid ) إذا لم يتم العثور على البيانات /* غير موجودة: اطلب من قاعدة البيانات */ data = db_select ( "SELECT * FROM users WHERE userid = ?" , userid ) /* ثم خزّنها في ذاكرة التخزين المؤقت حتى يتم جلبها مرة أخرى */ memcached_add ( "userrow:" + userid , data ) نهايةبيانات الإرجاع

يتحقق العميل أولاً من وجود قيمة في Memcached تحمل المفتاح الفريد "userrow:userid"، حيث يمثل userid رقمًا. إذا لم تكن القيمة موجودة، فإنه يستعلم من قاعدة البيانات كالمعتاد، ثم يُعيّن المفتاح الفريد باستخدام استدعاء دالة الإضافة في واجهة برمجة تطبيقات Memcached.

مع ذلك، إذا تم تعديل استدعاء واجهة برمجة التطبيقات هذا فقط، فسيؤدي ذلك إلى جلب الخادم لبيانات غير صحيحة بعد أي عملية تحديث لقاعدة البيانات، حيث ستصبح "عرض" البيانات في Memcached قديمة. لذا، بالإضافة إلى إنشاء استدعاء "إضافة"، يلزم أيضًا إنشاء استدعاء "تحديث" باستخدام دالة set في Memcached.

دالة تحديث_foo ( int userid , string dbUpdateString ) /* تحديث قاعدة البيانات أولاً */ result = db_execute ( dbUpdateString ) if result /* تم تحديث قاعدة البيانات بنجاح: جلب البيانات المراد تخزينها في الذاكرة المؤقتة */ data = db_select ( "SELECT * FROM users WHERE userid = ?" , userid ) /* يمكن أن يبدو السطر السابق أيضًا كالتالي: data = createDataFromDBString(dbUpdateString) */ /* ثم تخزينها في الذاكرة المؤقتة حتى يتم جلبها مرة أخرى */ memcached_set ( "userrow:" + userid , data )

سيؤدي هذا الاستدعاء إلى تحديث البيانات المخزنة مؤقتًا لتتوافق مع البيانات الجديدة في قاعدة البيانات، بافتراض نجاح استعلام قاعدة البيانات. وثمة نهج بديل يتمثل في إبطال صلاحية ذاكرة التخزين المؤقت باستخدام دالة الحذف في Memcached، بحيث تؤدي عمليات الجلب اللاحقة إلى عدم وجود البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت. ويجب اتخاذ إجراء مماثل عند حذف سجلات قاعدة البيانات، للحفاظ على ذاكرة تخزين مؤقت صحيحة أو غير مكتملة.

تتمثل إحدى استراتيجيات إبطال ذاكرة التخزين المؤقت البديلة في تخزين رقم عشوائي في مدخل ذاكرة تخزين مؤقت متفق عليه، ثم دمج هذا الرقم في جميع المفاتيح المستخدمة لتخزين نوع معين من المدخلات. لإبطال جميع هذه المدخلات دفعة واحدة، يتم تغيير الرقم العشوائي. لن تتم الإشارة إلى المدخلات الموجودة (التي تم تخزينها باستخدام الرقم القديم)، وبالتالي ستنتهي صلاحيتها أو يتم إعادة استخدامها.

دالة `store_xyz_entry` ( مفتاح عدد صحيح ، قيمة سلسلة نصية ) /* استرجاع الرقم العشوائي - استخدم الصفر إذا لم يكن موجودًا بعد.  * اسم المفتاح المستخدم هنا اختياري. */ seed = memcached_fetch ( ":xyz_seed:" ) if not seed seed = 0 /* إنشاء المفتاح المستخدم لتخزين الإدخال وتخزينه.  * اسم المفتاح المستخدم هنا اختياري أيضًا. لاحظ أن "seed" و"key" الخاص بالمستخدم  * يتم تخزينهما كجزأين منفصلين من سلسلة hashKey المُنشأة: ":xyz_data:(seed):(key)."  * هذا ليس إلزاميًا، ولكنه مُوصى به. */ string hashKey = sprintf ( ":xyz_data:%d:%d" , seed , key ) memcached_set ( hashKey , value )/* "fetch_entry"، غير معروضة، تتبع نفس المنطق المذكور أعلاه. */دالة invalidate_xyz_cache () / * استدعاء دالة memcached_fetch ( ) لجلب قيمة البذرة الموجودة في الذاكرة المؤقتة ( :xyz_seed:) /* إنشاء بذرة عشوائية مختلفة */ do seed = rand () until seed != existing_seed /* الآن، قم بتخزينها في المكان المتفق عليه. ستستخدم جميع الطلبات المستقبلية هذا الرقم. * لذلك ،  ستصبح جميع الإدخالات الموجودة غير مُشار إليها وستنتهي صلاحيتها في النهاية. * / memcached_set ( )

• يدعم MySQL واجهة برمجة تطبيقات Memcached بشكل مباشر بدءًا من الإصدار 5.6. ^{[ 27 ]}
• يدعم Oracle Coherence واجهة برمجة تطبيقات Memcached بشكل مباشر بدءًا من الإصدار 12.1.3. ^{[ 28 ]}
• يدعم Infinispan برنامج Memcached بشكل مباشر. ^{[ 29 ]}

• أمازون إيلاستيكاش
• إيروسبايك
• خادم Couchbase
• ريدي
• منيزيا
• MemcacheDB
• هازلكاست
• كاساندرا
• سكيلا دي بي
• تارانتول
• إيكاش
• إنفينسبان

• الموقع الرسمي