一、Memcached 和本地缓存的概述
1.1 Memcached
Memcached 是一个分布式的内存缓存系统，用于缓存动态生成的内容、数据库查询结果、会话数据等。它可以部署在一台或多台服务器上，并且通过客户端来管理缓存数据的存储和检索。Memcached 提供高性能的内存存储，具有分布式、跨平台的特点，常用于大型分布式系统中。
1.2 本地缓存（Local Cache）
本地缓存指的是在应用服务器的本地内存中进行数据缓存的技术，如 PHP 的 APC（Alternative PHP Cache）、文件映射（mmap 文件）等。本地缓存存储在应用服务器的内存或磁盘上，数据的读取和写入非常快速，通常用于缓存应用程序运行中的频繁访问数据。
- APC（Alternative PHP Cache）：PHP 中的一种本地缓存机制，主要用于缓存 PHP 字节码以及用户数据，以加快 PHP 脚本的执行速度。
- mmap 文件：通过内存映射文件，将文件的内容映射到应用的地址空间中，允许应用程序通过内存读写的方式快速访问文件内容，适合存储和访问大数据量的缓存。
二、Memcached 的优缺点
2.1 优点
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分布式架构：
- Memcached 可以在多台服务器上部署，通过客户端分布式地管理数据。这种架构允许系统水平扩展，轻松增加缓存容量和处理更多的并发请求。
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跨平台支持：
- Memcached 是一个跨平台的服务，可以在不同操作系统和编程语言中使用。这使得它能够在异构系统中被广泛应用，并且与多种技术栈集成。
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高并发支持：
- Memcached 是为高并发设计的，能够处理大量的并发请求。其内存管理和网络 IO 模型优化，使得其在高负载下仍能保持良好的性能。
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全局共享缓存：
- 在多服务器或分布式系统中，Memcached 可以作为全局共享缓存，所有应用服务器都可以访问同一套缓存数据。这避免了各自为政的本地缓存数据，确保了数据的一致性和共享性。
2.2 缺点
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无持久化：
- Memcached 数据存储在内存中，没有数据持久化功能。这意味着在服务器重启或崩溃时，所有缓存数据都会丢失。因此，对于必须保证数据持久性的场景，Memcached 可能不太适合。
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网络延迟：
- 由于 Memcached 是一个独立的服务，通过网络进行数据通信，访问 Memcached 的时候需要经过网络传输，这带来了额外的延迟，尤其是在网络状况不佳或跨数据中心的情况下。
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复杂性：
- Memcached 需要额外的配置和维护，尤其是在集群环境下，管理多个 Memcached 实例、平衡负载、处理故障等都增加了系统的复杂性。
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数据一致性问题：
- Memcached 采用的是基于内存的分布式缓存，没有数据复制和一致性保障机制。如果一个节点宕机，可能会导致部分数据丢失或缓存不一致的情况。
三、本地缓存的优缺点
3.1 优点
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极低的访问延迟：
- 本地缓存的数据存储在应用服务器的内存中，读取和写入非常快速，没有网络延迟。因此，本地缓存能够提供极低的访问延迟，适用于对性能要求极高的场景。
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简单易用：
- 本地缓存的实现通常非常简单，不需要额外配置独立的缓存服务器。比如在 PHP 中，启用 APC 就可以立即使用缓存功能，对于开发者来说，非常方便。
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持久化支持：
- 像 mmap 文件这样的本地缓存方式，能够直接将数据存储在文件中，具备一定的持久化能力。即使应用程序重启，缓存数据也不会丢失。
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无网络开销：
- 本地缓存直接在应用服务器上操作内存或磁盘文件，不需要通过网络进行数据传输。因此，在单机应用或对网络延迟敏感的应用中，本地缓存具有显著的性能优势。
3.2 缺点
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扩展性有限：
- 本地缓存是应用服务器特有的缓存机制，不能跨服务器共享数据。当应用服务器增加时，各自的缓存数据不能共享，这导致每台服务器需要独立缓存相同的数据，增加了内存消耗和缓存失效的复杂性。
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数据一致性问题：
- 在分布式环境中，由于各服务器的本地缓存数据是独立的，可能导致数据一致性问题。某个节点的缓存更新了，但其他节点的缓存数据依然是旧的，从而造成数据不一致。
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缓存容量受限：
- 本地缓存的容量受限于单个服务器的内存大小，无法像 Memcached 那样通过增加服务器来扩展缓存容量。因此，在处理大规模数据时，本地缓存的能力有限。
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单点故障风险：
- 如果本地缓存数据依赖于应用服务器的存活，那么服务器宕机会导致缓存数据的丢失，应用程序将无法使用该缓存数据。特别是在没有持久化的本地缓存系统中，这个风险更为明显。
四、Memcached 和本地缓存的适用场景
4.1 Memcached 适用场景
- 分布式系统：Memcached 非常适合分布式架构，能够为多台应用服务器提供一致的全局缓存，解决缓存数据共享和一致性问题。
- 大规模应用：对于需要大规模缓存的数据，Memcached 可以通过增加节点来扩展缓存容量，适用于需要处理大量并发请求的应用。
- 无持久化需求：在一些数据丢失可以接受的场景中，比如缓存计算结果、数据库查询结果等，Memcached 是一个很好的选择。
4.2 本地缓存适用场景
- 单机应用：本地缓存非常适合单机应用，或者集群中对缓存一致性要求不高的场景。它能提供极低的延迟，提升单机性能。
- 对性能要求极高的场景：由于本地缓存避免了网络延迟和通信开销，它特别适合于对延迟极为敏感的应用，如实时数据处理、频繁的短时间内大量数据读取操作等。
- 持久化需求：如果缓存数据需要一定的持久化支持，可以选择 mmap 文件等本地缓存方式，以避免服务器重启后缓存数据丢失的问题。
五、总结
Memcached 和服务器的本地缓存各有优缺点，适用于不同的应用场景。
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Memcached 适合分布式环境，能够处理大规模的并发请求并扩展缓存容量，适用于大型应用和分布式系统。但由于其依赖网络通信，存在一定的延迟，并且数据无法持久化。
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本地缓存 则适合单机或轻量级应用，能够提供极低的延迟和较高的性能，非常适合对性能要求极高且数据规模有限的场景。然而，它的扩展性较差，无法在分布式环境中共享缓存数据，且在数据一致性和容量上存在局限。