用Node.js开发memcache协议的反向代理服务器


memcache是常用的key-value缓存解决方案,它的协议也被用于nosql数据库tokyo tyrant。


在实际项目中,出于负载均衡等考虑,php、java等客户端需要访问多个memcache,将一个对特定key的请求map到特定的memcache上。但这样就需要在每个客户端配置多个ip地址并实现map的算法,不便于管理和维护。最近正好在学习node.js,于是决定用node.js搭一个node.js的反向代理。对php、java等客户端,实现与memcache相同的协议。将客户端的请求,根据请求的key值分别转发到后端的数个memcache上。


node基于v8和libevent开发,主要思想是用单线程+事件循环(event loop),来实现异步io服务器。这种模式类似于nginx,比起传统的多进程(例如apache的prefork模式)或者线程(例如tomcat等app server),速度更快。


纯异步io的服务器实现有很多复杂的因素要考虑,有了错误也难以调试。使用node可以让你从繁琐的内存处理等底层工作中解放出来,把精力都花在关注你的核心的模型和应用逻辑。


用node实现一个socket server是非常容易的,如下代码即可实现简单的echo server:


  1. server=net.createServer(  
  2.     function(socket) {  
  3.         socket.on('data',function(data){  
  4.             //这个this就是socket  
  5.             this.write(data);  
  6.         });  
  7.     }  
  8. ).listen(port_number); 

由于我要根据请求的key值接收和分发memcache请求,需要对收到的data做解析请求的操作。接着根据请求的key决定采用哪一个memcache,然后将请求写入memcache连接。当memcache连接收到数据时,将数据写回客户端socket,代理的基本流程就结束了。


  1. socket.on('data',function(data){  
  2.         var request=mk_request(data);  
  3.         var mc=create_memcache_conn(request.key);  
  4.         mc.write(request);  
  5.         mc.on('data',function(data){  
  6.                 socket.write(data);  
  7.             });  
  8.     }); 

值得注意的是,由于node异步的特性,收到的data可能比一个请求数据少,或者比一个请求数据多,或者包含好几个请求,都是有可能的,剩下的数据需要加入到下次收到的data之前,才能保证接收请求没有问题。于是程序修改为如下结构:


  1. function process_request(socket,request){  
  2.     var mc=create_memcache_conn(request.key);  
  3.     mc.write(request);  
  4.     mc.on('data',function(data){  
  5.             socket.write(data);  
  6.         });  
  7.    
  8. }  
  9.    
  10. socket.on('data',function(data){  
  11.         do{  
  12.             //将之前剩下的数据与新收到的数据合并  
  13.             data=new Buffer(this.remain_data,data);  
  14.             //如果mk_request没解析出一个完整的请求,就返回false  
  15.             var request=mk_request(data);  
  16.             this.remain_data=data.slice(request===false?0:request.length);  
  17.             process_request(this,request);  
  18.         }while(request);  
  19.    
  20.         }); 

但改成这样之后,测试结果还是有问题。这是因为客户端有可能一次发多个请求到服务器端,服务器端使用多个memcache连接处理这些请求,在memcache连接的ondata中写回客户端的时候,无法保证写回的顺序与请求的顺序一致,导致出错。所以需要有一个队列来保证写回数据的顺序。


  1. function process_request(socket,request){  
  2.     var mc=create_memcache_conn(request.key);  
  3.     mc.write(request);  
  4.     mc.queue.push({req:request,res:false});  
  5.     mc.on('data',function(data){  
  6.             //收memcache响应也有和收客户端请求一样的问题,可能一次收到一半的请求  
  7.             data=new Buffer(this.remain_data,data);  
  8.             //如果mk_response没解析出一个完整的响应,就返回false  
  9.             var response=mk_response(data);  
  10.             if(response){  
  11.                 //接收完一个响应,先将响应加入队列  
  12.                 for(var i=0;i0){  
  13.                     if(socket.queue[0].res){  
  14.                         socket.write(socket.queue.shift().res.buffer);  
  15.                     }else{  
  16.                         break;  
  17.                     }  
  18.                 }  
  19.                 this.removeListener('data',arguments.callee);  
  20.             }  
  21.         });  

另外需要实现mk_request和mk_response这两个函数,实现是基于memcache的协议,我的实现参考了文章:memcache协议中文版(http://www.ccvita.com/306.html),memcache的协议还是比较简单的。


在最终实现中,我还加入了memcache连接池的功能,因为建立memcache连接需要花费的时间是很长的,memcache的文档中也建议与服务器保持长连接,以加快效率。


加入连接池后做了简单的压力测试,在普通笔记本机上,几十个进程并发,每秒几千次没问题的,调整一下应该能上w


完整的代码请看我的github源:https://github.com/wwwppp0801/nodeproxy


参考文档:


memcache协议中文版:http://www.ccvita.com/306


node.js文档:http://nodejs.org/docs/v0.4.7/api


原文:http://blog.webshuo.com/2011/05/13/%E7%94%A8node-js%E5%BC%80%E5%8F%91memcache%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E7%9A%84%E5%8F%8D%E5%90%91%E4%BB%A3%E7%90%86%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8/




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