Memcached: explicación sencilla de la memoria en caché

Memcached suele utilizarse en los casos en que conviene aumentar el rendimiento de las aplicaciones dinámicas conectadas a una base de datos. Esta base de datos en memoria asegura, entre otras cosas, que se obtengan los datos de la memoria RAM sin necesidad de acceder al disco duro, lo cual no solo alivia la carga de los sistemas backend, sino que también reduce significativamente el tiempo de latencia. Sitios web de renombre como YouTube, Facebook, Twitter y Wikipedia llevan mucho tiempo utilizando las ventajas de esta solución de código abierto y, de esta manera, han conseguido mejorar la experiencia de navegación de los usuarios de Internet. Pero ¿cómo funciona exactamente Memcached y cuáles son los primeros pasos para implementarlo? Aprende todo lo que necesitas de este popular sistema de almacenamiento en caché.

¿Qué es Memcached?

Memcached es un sistema de almacenamiento en caché de alto rendimiento desarrollado hace casi veinte años por la empresa Danga Interactive para el portal de Internet LiveJournal. Este servidor de caché se creó con el objetivo de evitar la ralentización provocada por el acceso a las bases de datos al utilizar aplicaciones web sofisticadas. Para solucionar esto, se desarrolló una base de datos en memoria que pone a disposición del usuario del sitio web los elementos guardados en caché en muy poco tiempo. El software de Memcached es muy fácil de utilizar, instalar y configurar. Además, como se ejecuta bajo la licencia BSD, también se puede utilizar, modificar y copiar libremente.

¿Qué aspecto tiene la arquitectura de Memcached?

La estructura general de Memcached es relativamente simple. Recuerda a un sistema de base de datos distribuida y consta de la aplicación, una biblioteca cliente y un grupo de instancias Memcached, que pueden instalarse ilimitadamente en la memoria principal de un servidor. Es mejor habilitar una instancia en cada servidor que pueda carecer de memoria. Juntas, estas instancias adquieren el espacio libre disponible para la caché. La interfaz entre la correspondiente aplicación y Memcached es la biblioteca cliente, que registra los datos que deben guardarse y los almacena en un servidor disponible. Gracias a su arquitectura multiproceso, Memcached también puede utilizar varios núcleos de proceso a la vez.

Nota

Además de Memcached, existe Redis, otro famoso sistema de almacenamiento de datos en memoria. Mientras que Memcached destaca por su simplicidad, Redis ofrece muchas funciones y posibilidades de uso. Con nuestra comparativa de Memcached vs. Redis, podrás identificar qué software es el más adecuado para tus objetivos.

¿Cómo funciona Memcached?

Las bases de datos convencionales almacenan los datos en un disco duro, preferiblemente en una unidad de estado sólido o solid state drive (SSD). En cambio, con Memcached, los datos permanecen en la memoria, de modo que están disponibles en microsegundos y se elimina la ralentización que provoca la búsqueda para recuperarlos. Aunque es posible guardar los datos durante un largo período de tiempo, la mayoría se elimina automáticamente después de un tiempo determinado. Esto es debido a que Memcached es una caché pura y no una base de datos en el sentido clásico, por lo que los datos menos solicitados se eliminan tan pronto como falta espacio para los elementos nuevos. Pero ¿cómo funciona exactamente este proceso de almacenamiento?

Memcached también se conoce como un sistema de almacenamiento de clave-valor en memoria. En primer lugar, se establece la conexión con el servidor con ayuda de los protocolos TCP e IP. Si un usuario desea recuperar ciertos datos, Memcached comprueba si están disponibles en la caché. Si no es el caso, los datos requeridos se obtienen de la memoria principal. A continuación, el cliente proporciona los datos correspondientes con un valor clave o estos son serializados por la biblioteca de programas. Mediante un algoritmo hash, el cliente selecciona el servidor Memcached en el que se almacenarán los datos en forma de cadenas de caracteres. Estas son las cinco características más importantes de Memcached:

  • Los datos solo se envían a un servidor
  • Los datos se almacenan en forma de pares clave-valor
  • Los distintos servidores no comparten ningún dato entre sí
  • Los servidores solo almacenan datos en la memoria RAM
  • Si no hay suficiente espacio, el servidor descarta los datos más antiguos

¿Qué ventajas e inconvenientes tiene Memcached?

Para valorar si Memcached es la mejor solución de almacenamiento en caché, hay que tener en cuenta los requisitos y la complejidad de la aplicación en cuestión. Por ejemplo, este sistema de almacenamiento temporal es especialmente útil para las aplicaciones web con mucho tráfico y las páginas que acceden a grandes bases de datos. Por supuesto, además de sus muchas ventajas, también tiene algunos posibles inconvenientes. A continuación, te presentamos un resumen:

Ventajas Inconvenientes
Tiempo de respuesta extremadamente reducido gracias al almacenamiento de valores en memoria Guarda los datos solo temporalmente y los pierde si falla una instancia de Memcached
La arquitectura multiproceso permite la escalabilidad vertical de la capacidad del ordenador Los datos no se pueden ver, lo que dificulta la depuración
Solución madura de código abierto con almacenamiento de datos abierto La longitud de la clave de los valores se limita a 250 caracteres (1 MB)
Ofrece un uso sencillo y flexibilidad para el desarrollo de aplicaciones La falta de mecanismos de seguridad requiere utilizar un cortafuegos adicional
Admite formatos de datos abiertos y los clientes y lenguajes de programación más comunes No es redundante, es decir, no duplica ni realiza copias de seguridad de los datos para protegerlos contra los fallos

¿En qué casos se utiliza Memcached?

Memcached puede utilizarse para guardar datos en caché y almacenar datos de sesión. Gracias al almacenamiento en caché, elementos como archivos, metadatos e imágenes están disponibles a la velocidad de la luz. Esto te permite escalar el sistema de manera rentable en caso de aumento de la carga de trabajo para mejorar el rendimiento de la aplicación. Los desarrolladores también utilizan el almacenamiento en memoria para gestionar los datos de sesión, como los perfiles de usuario o el estado de la sesión en Internet. Sin embargo, si se opta por utilizar esta herramienta, la permanencia de los datos no se considerará un factor que tener en cuenta. En la mayoría de los casos, Memcached es una buena solución cuando las aplicaciones requieren una caché de alto rendimiento y gran escala.

Primeros pasos con Memcached

Sin duda, los principales puntos fuertes de Memcached son su velocidad, su escalabilidad y el hecho de ser compatible con todas las API y lenguajes más populares, incluyendo Ruby, Java, JavaScript, Python, Go, PHP, C, C++, C# y Node.js. Además, no es muy complicado instalarlo en los sistemas operativos Windows o Unix. Danga Interactive ofrece el daemon Memcached para su descarga gratuita. Además del paquete de desarrollador adecuado, también necesitas una biblioteca libevent que habilite las notificaciones de eventos asincrónicas. Dependiendo del lenguaje de programación utilizado, hay disponibles varias opciones de configuración para el cliente y el servidor después de la instalación.

Como Memcached se trata de un proyecto de código abierto, cuenta con una gran comunidad que lleva muchos años utilizándolo y dándole forma. Esto tiene la ventaja de que tengas en línea a tu disposición información detallada sobre el software, su implementación y la resolución de problemas para varias API y sistemas operativos.


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