如何实现memcache的动态扩容？

Memcache 动态扩容是指在不中断服务的前提下，通过增加更多服务器节点来扩展其容量和性能。

Memcached是一种高性能的分布式内存对象缓存系统，用于加速动态Web应用程序，通过在内存中缓存数据和对象来减少数据库读取次数，从而提高网站的访问速度，以下是对memcache动态扩容的具体介绍：

1、动态扩容的概念

静态扩容：静态扩容是指在容器初始化时创建一块固定大小的空间，当对象数量达到一定阈值后，整个空间会进行扩容，这种方式在多线程环境下可能会导致性能问题和数据一致性问题。

动态扩容：动态扩容是指当容器中的对象数量达到一定阈值时，自动增加容量以容纳更多对象，与静态扩容不同，动态扩容不需要预先分配大量空间，而是在需要时才进行扩容，从而节省内存资源。

2、动态扩容的条件

条件触发：动态扩容通常在某些条件满足时触发，例如当item的数量超过hash表容量的1.5倍时。

变量含义：在Memcached中，有几个关键的变量用于控制动态扩容过程，如expand_bucket表示正在移动的桶的序号，old_hashtable是原先hash表的指针，primary_hashtable是新hash表的指针。

3、动态扩容的步骤

启动维护线程：首先启动assoc_maintenance_thread线程，如果此时未在同步，则阻塞在maintenance_cond条件变量处。

设置扩容标志：当条件满足时，设置assoc_start_expand为true，并唤醒maintenance_cond条件变量。

加锁通知线程：设置锁粒度为全局锁，并通知各个线程；调用assoc_expand函数重新给primary_hashtable分配原先两倍的内存，设置expanding为true，hashpower递增。

移动数据：继续while循环，加全局锁和cache_lock锁，从0开始，到hashsize(hashpower 1)依次移动每一个桶，对于每一个桶，通过hash(ITEM_key(it), it>nkey) & hashmask(hashpower)计算key在新的空间内的位置。

释放资源：当满足移动完成退出条件expand_bucket == hashsize(hashpower 1)时，释放原先old_hashtable hash表的空间，最后释放cache_lock和全局锁。

4、动态扩容的问题

效率问题：全程锁引起的效率问题思考？当扩容的时候，通知其他线程锁粒度是全局的，开始扩容加的是全局锁，扩容完成才会释放全局锁，也就是说在扩容的过程中，其他线程对应的增删查改都不能进行。

解决办法：在传入参入的时候，设置hashpower的大小，设的较大一些，这边要扩容的可能性越小。

memcache动态扩容是一种在内存使用达到一定阈值时自动增加容量的技术，它包括静态扩容和动态扩容两种方式，其中动态扩容更为灵活和高效，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的扩容策略，并注意解决可能出现的效率和一致性问题。

序号	扩容目的	扩容方法	扩容步骤	注意事项
1	提高Memcached性能	增加节点数量	1. 停止Memcached服务； 2. 添加新的Memcached节点； 3. 启动新的Memcached节点； 4. 更新客户端配置以连接新的节点； 5. 恢复Memcached服务	1. 确保新的节点硬件和软件配置与现有节点一致； 2. 在扩容过程中，尽量避免长时间中断服务； 3. 观察扩容后的性能，确保服务稳定运行
2	优化资源利用率	增加缓存容量	1. 停止Memcached服务； 2. 增加现有节点的内存容量； 3. 启动Memcached服务； 4. 更新客户端配置以连接新的节点； 5. 恢复Memcached服务	1. 确保现有节点的硬件支持增加内存容量； 2. 观察扩容后的性能，确保服务稳定运行； 3. 注意内存分配策略，避免内存碎片
3	备份和恢复	备份现有数据	1. 停止Memcached服务； 2. 备份现有数据到磁盘； 3. 停止现有节点； 4. 添加新的节点； 5. 恢复备份数据到新节点； 6. 启动新节点； 7. 更新客户端配置以连接新节点； 8. 恢复Memcached服务	1. 确保备份数据完整性和一致性； 2. 在恢复过程中，尽量避免长时间中断服务； 3. 观察扩容后的性能，确保服务稳定运行