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缓存数据以item为基本单元，以双链表形式存放在对应级别大小的slabclass结构的chunk中。同时该item还存放在链式hashtable中bucket中，用于提供快速查找的索引。
首先是理解缓存的基本数据单元item结构：
typedef struct _stritem {
struct _stritem *next; //在slab中的双链表后向指针
struct _stritem *prev; //在slab中的双向链表的前向指针
struct _stritem *h_next; //指向hash表该bucket中的该item的下一项 /* hash chain next */
rel_time_t time; //最近访问时间戳 /* least recent access */
rel_time_t exptime; //过期时间/* expire time */
int nbytes; //数据大小/* size of data */
unsigned short refcount; //引用计数
uint8_t nsuffix; /* length of flags-and-length string */
uint8_t it_flags; /* ITEM_* above */
uint8_t slabs_clsid; //所在的slab，该slab在slabclass数组中的下标/* which slab class we‘re in */
uint8_t nkey; //key的长度/* key length, w/terminating null and padding */
/* this odd type prevents type-punning issues when we do
* the little shuffle to save space when not using CAS. */
union {
uint64_t cas;
char end;
} data[];//真实数据
/* if it_flags & ITEM_CAS we have 8 bytes CAS */
/* then null-terminated key */
/* then " flags length\r\n" (no terminating null) */
/* then data with terminating \r\n (no terminating null; it‘s binary!) */
} item;
item的结构图如下：
item存放的数据结构slabclass:
//slabclass结构
typedef struct {
unsigned int size; //该slab的每个chunk的大小 /* sizes of items */
unsigned int perslab; //能存放的size大小的chunk的数量/* how many items per slab */
void *slots; /* 回收来的item链表，
当分配出去的item回收时不时将空间还给slab，
而是直接把该slab从chunk双向链表中删除，
挂到slots链表的尾部，以供循环利用，
且在下次使用时不需要再初始化该item结构，
而是直接更改其各属性值即可list of item ptrs */
unsigned int sl_curr; /* 表示当前slots链表中
有多少个回收而来的空闲 item.
total free items in list */
unsigned int slabs; //已分配的当前种类slab的数量/* how many slabs were allocated for this class */
void **slab_list; /* 初始时, memcached 为每个级别的slabclass 分配一个slab,
当这个 slab 内存块使用完后,
memcached 就分配一个新的 slab,
所以 slabclass 可以拥有多个同一级别的slab,
这些 slab 就是通过 slab_list 数组来管理的,
slab. array of slab pointers */
unsigned int list_size; /* 表示当前 slabclass 有多少个slab
size of prev array */
unsigned int killing; /* index+1 of dying slab, or zero if none */
size_t requested; /* The number of requested bytes */
} slabclass_t;
static slabclass_t slabclass[MAX_NUMBER_OF_SLAB_CLASSES];//slab数组（其中slab按其chunk从小到大排列）
(注意：同一级别的slabclas可能包括多个该级别的slab，维护在指针数组slab_list中)
item在slabclass中存放的结构示意图：
在 slabclass 内, 只有最后一个 slab 存在空闲的内存, 其它 slab 的 chunk 都分配出去了。
end_page_ptr：指向最后一个 slab 中的空闲内存块
end_page_free ：表示最后一个 slab 中还剩下多少个空闲 chunk. 图中绿色部分的 chunk 表示空闲 chunk。
每个slabclass维护一个双向链表，所有分配出去的item按照最近访问时间依次放到该链表中，该链表也就相当于LRU队列。
所有slabclass的链表头 尾分表保存在*heads、 *tails两个数组中：
static item *heads[LARGEST_ID];//chunk链表头指针数组：slabclass数组中各级别slabclass的chunk链表头 组成的数组
static item *tails[LARGEST_ID];//chunk链表尾指针数组：slabclass数组中各级别slabclass的chunk链表尾 组成的数组
item空间分配策略：
** 每次需要为新的item分配空间时，首先根据该item的大小，计算出对应级别的slabclass的id，然后在slabclass数组中找到该slabclass。
** 定位到对应slabclass后，首先检查LRU队列的最后一个chunk是否过期，过期则分给用户使用；否则到item回收链表slots中查空闲的chunk；没有回收空闲的chunk则从slab空闲（未分配过得）的chunk中分配；如果没有，则LRU算法在已分配chunk的双向链表中从 尾部向前查找能够释放（最久未访问）的item，依次为新item取得空间。
** 当删除某item时，并不将该chunk空间归还给对应的slab，而是从该slab的已分配chunk链表中删除该chunk ,然后将该chunk挂到回收链表slots的头部，以供循环利用， 并且该chunk中的item也不会释放，直到该chunk被重新利用时直接更新该item的各项属性值。（不用每次都初始化item结构，提高效率！）
链式HsahTable:
同时，slab的chunk链表中的item也被存放到hashTable中。 当需要查找给定key的item时，首先在哈希表中hash到该key对应的item，然后利用hashtable中的item信息得到该item在slabclass中索引位置。
使用了两张hashtable，一个主表，一个“原表”。正常情况下，操作都是在主表中进行的；当正在扩容时，首先在原表中进行操作。
当表中item数量大于表bucket节点数的1.5倍时开始扩容为原来的2倍，采用逐步扩容方式，每次迁移的数量可以设置。 主表与原表是动态切换的，当扩容开始的时候，把主表的类容复制到原表中，让原表替换主表暂时接受操作，而主表容量扩大为原来的两倍，然后逐步从原表中将数据hash到扩容后的主表中，当数据全部迁移完成，所有的操作又回到主表中进行了。
这与Redis中的两张hashtable的操作是一致的。
分布式缓存系统 Memcached 数据存储slab与hashtable
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原文地址：http://www.cnblogs.com/duanxz/p/5138087.html
