Memcache协议的学习

    TCP协议

    memcached 的客户端使用TCP连接与服务器通讯。一个运行中的memcached服务器监视一些端口。客户端连接这些端口，发送命令到服务器，读取回应，最后关闭连接。

    结束会话不需要发送任何命令。当不再需memcached服务时，要客户端可以在任何时候关闭连接。需要注意的是，鼓励客户端缓存这些连接，而不是每次需要存取数据时都重新打开连接。这是因为memcached 被特意设计成及时开启很多连接也能够高效的工作。缓存这些连接，可以消除建立连接所带来的开销。

    在memcache协议中发送的数据分两种：文本行和自由数据。 文本行被用于来自客户端的命令和服务器的回应。自由数据用于客户端从服务器端存取数据时。同样服务器会以字节流的方式传回自由数据。服务器不用关心自由数据的字节顺序。自由数据的特征没有任何限制；但是通过前文提到的文本行，这项数据的接受者(服务器或客户端)，便能够精确地获知所发送的数据库的长度。

    文本行固定以“\r\n”(回车符紧跟一个换行符)结束。 自由数据也是同样会以“\r\n”结束，但是 \r(回车符)、\n(换行符)，以及任何其他8位字符，均可出现在数据中。因此，当客户端从服务器取回数据时，必须使用数据区块的长度来确定数据区块的结束位置，而不要依据数据区块末尾的“\r\n”，即使它们固定存在于此。

    键值

    存储在memcached中的数据通过键值来标识。键值是一个文本字符串，对于需要存取这项数据的客户端而言，它必须是唯一的。键值当前的长度限制设定为250字符；键值中不能使用制表符和其他空白字符(例如空格，换行等)。

    命令

    所有命令分为3种类型：

存储命令(有3项：’set’、’add’、’repalce’)指示服务器储存一些由键值标识的数据。客户端发送一行命令，后面跟着数据区块；然后，客户端等待接收服务器回传的命令行，指示成功与否。

取回命令(只有一项：’get’)指示服务器返回与所给键值相符合的数据(一个请求中有一个或多个键值)。客户端发送一行命令，包括所有请求的键值；服务器每找到一项内容，都会发送回客户端一行关于这项内容的信息，紧跟着是对应的数据区块；直到服务器以一行“END”回应命令结束。

其他命令不能携带自由数据。在这些命令中，客户端发送一行命令，然后等待(由命令所决定)一行回应，或最终以一行“END”结束的多行命令。

    一行命令固定以命令名称开始，接着是以空格隔开的参数(如果有参数的话)。命令名称大小写敏感，并且必须小写。一些客户端发送给服务器的命令会包含一些时限(针对内容或客户端请求的操作)。这时，时限的具体内容既可以是Unix时间戳(从1970年1月1日开始的秒钟数)，或当前时间开始的秒钟数。对后者而言，不能超过 60*60*24*30(30天)；如果超出，服务器将会理解为Unix时间戳，而不是从当前时间起的秒偏移。

    错误字串

    每一个由客户端发送的命令，都可能收到来自服务器的错误字串回复。这些错误字串会以三种形式出现：

- “ERROR\r\n” 意味着客户端发送了不存在的命令名称。

- “CLIENT_ERROR \r\n” 意味着输入的命令行里存在一些客户端错误，例如输入未遵循协议。部分是人类易于理解的错误解说……

- “SERVER_ERROR \r\n” 意味着一些服务器错误，导致命令无法执行。部分是人类易于理解的错误解说。在一些严重的情形下(通常应该不会遇到)，服务器将在发送这行错误后关闭连接。这是服务器主动关闭连接的唯一情况。

    在后面每项命令的描述中，这些错误行不会再特别提到，但是客户端必须考虑到这些它们存在的可能性。

    存储命令

    首先，客户端会发送一行像这样的命令：

     \r\n

    - 是 set, add, 或者 repalce

set 意思是 “储存此数据”

add 意思是 “只在服务器未保留此键值的数据时储存此数据”

replace意思是 “只在服务器曾保留此键值的数据时储存此数据”

    - 是接下来的客户端所要求储存的数据的键值

    - 是在取回内容时，与数据和发送块一同保存服务器上的任意16位无符号整形(用十进制来书写)。客户端可以用它作为“位域”来存储一些特定的信息；它对服务器是不透明的。

    - 是终止时间。如果为0，该项永不过期(虽然它可能被删除，以便为其他缓存项目腾出位置)。如果非0(Unix时间戳或当前时刻的秒偏移)，到达终止时间后，客户端无法再获得这项内容。

    - 是随后的数据区块的字节长度，不包括用于分解的“\r\n”。它可以是0(这时后面跟随一个空的数据区块)。在这一行以后，客户端发送数据区块。

    \r\n

    - 是大段的8位数据，其长度由前面的命令行中的指定。

    发送命令行和数据区块以后，客户端等待回复，可能的回复如下：

    - “STORED\r\n” 表明成功.

    - “NOT_STORED\r\n“表明数据没有被存储，但不是因为发生错误。这通常意味着add 或 replace命令的条件不成立，或者，项目已经位列删除队列(参考后文的“delete”命令)。

    取回命令

    一行取回命令如下：

    get *\r\n

    - * 表示一个或多个键值，由空格隔开的字串。

    这行命令以后，客户端的等待0个或多个项目，每项都会收到一行文本，然后跟着数据区块。所有项目传送完毕后，服务器发送以下字串：

    “END\r\n“

    来指示回应完毕。

    服务器用以下形式发送每项内容：

    VALUE \r\n

    \r\n

    - 是所发送的键名

    - 是存储命令所设置的记号

    - 是随后数据块的长度，*不包括* 它的界定符“\r\n”

    - 是发送的数据

    如果在取回请求中发送了一些键名，而服务器没有送回项目列表，这意味着服务器没这些键名(可能因为它们从未被存储，或者为给其他内容腾出空间而被删除，或者到期，或者被已客户端删除)。

    删除

    命令“delete”允许从外部删除内容：

    delete \r\n

    - 是客户端希望服务器删除的内容的键名

    - 是一个单位为秒的时间(或代表直到某一刻的Unix时间)，在该时间内服务器会拒绝对于此键名的“add”和“replace”命令。此时内容被放入delete队列，无法再通过“get”得到该内容，也无法是用“add”和“replace”命令(但是“set”命令可用)。直到指定时间，这些内容被最终从服务器的内存中彻底清除。参数 是可选的，缺省为0(表示内容会立刻清除，并且随后的存储命令均可用)。

    此命令有一行回应：

    - “DELETED\r\n” 表示执行成功

    - “NOT_FOUND\r\n” 表示没有找到这项内容

    参考随后的“flush_all”命令使所有内容无效

    增加/减少

    命令 “incr” 和 “decr”被用来修改数据，当一些内容需要 替换、增加 或减少时。这些数据必须是十进制的32位无符号整新。如果不是，则当作0来处理。修改的内容必须存在，当使用“incr”/“decr”命令修改不存在的内容时，不会被当作0处理，而是操作失败。

    客户端发送命令行：incr \r\n 或 decr \r\n

    - 是客户端希望修改的内容的建名

    - 是客户端要增加/减少的总数。

    回复为以下集中情形：

    - “NOT_FOUND\r\n” 指示该项内容的值，不存在。

    - \r\n ，是增加/减少。注意”decr”命令发生下溢：如果客户端尝试减少的结果小于0时，结果会是0。”incr” 命令不会发生溢出。

    状态

    命令”stats” 被用于查询服务器的运行状态和其他内部数据。有两种格式。不带参数的：stats\r\n。这会在随后输出各项状态、设定值和文档。另一种格式带有一些参数：stats \r\n ，通过，服务器传回各种内部数据。因为随时可能发生变动，本文不提供参数的种类及其传回数据。

    各种状态

    受到无参数的”stats”命令后，服务器发送多行内容，如下：STAT \r\n。服务器用以下一行来终止这个清单：END\r\n

     。在每行状态中， 是状态的名字， 使状态的数据。 以下清单，是所有的状态名称，数据类型，和数据代表的含义。

     在“类型”一列中，”32u”表示32位无符号整型，”64u”表示64位无符号整型，”32u:32u”表示用冒号隔开的两个32位无符号整型。

    

    其它命令

    “flush_all”命令有一个可选的数字参数。它总是执行成功，服务器会发送“OK\r\n”回应。它的效果是使已经存在的项目立即失效(缺省)，或在指定的时间后。此后执行取回命令，将不会有任何内容返回(除非重新存储同样的键名)。flush_all 实际上没有立即释放项目所占用的内存，而是在随后陆续有新的项目被储存时执行。flush_all 效果具体如下：它导致所有更新时间早于flush_all所设定时间的项目，在被执行取回命令时命令被忽略。

    “version”命令没有参数：version\r\n。在回应中，服务器发送：”VERSION \r\n”

     是服务器的版本字串。“quit”命令没有参数：quit\r\n

    接收此命令后，服务器关闭连接。不过，客户端可以在不再需要时，简单地关闭连接就行，并不一定需要发送这个命令。

    UDP 协议

    当来自客户端的连接数远大于TCP连接的上限时，可以使用基于UDP的接口。UDP接口不能保证传输到位，所以只有在不要求成功的操作中使用；比如被用于一个“get”请求时，会因不当的缓存处理而发生错误或回应有遗失。

    每个UDP数据包都包含一个简单的帧头，数据之后的内容与TCP协议的描述类似。在执行所产生的数据流中，请求必须被包含在单独的一个UDP数据包中，但是回应可能跨越多个数据包。(只有“get”和“set”请求例外，跨越了多个数据包)

    帧头有8字节长，如下(均由16位整数组成，网络字节顺序，高位在前)：

0-1 请求ID

2-3 序号

4-5 该信息的数据包总数

6-7 保留位，必须为0

    请求ID有客户端提供。一般它会是一个从随机基数开始的递增值，不过客户端想用什么样的请求ID都可以。服务器的回应会包含一个和请求中的同样的ID。客户端使用请求ID来区分每一个回应。任何一个没有请求ID的数据包，可能是之前的请求遭到延迟而造成的，应该被丢弃。序号的返回是从0到n-1，n是该条信息的数据包数量。

    参考链接：http://www.ccvita.com/306.html