小阿轩yx-高性能内存对象缓存

小阿轩yx-高性能内存对象缓存

案例分析

案例概述

Memcached
  • 是一款开源的高性能分布式内存对象缓存系统
  • 用于很多网站提高访问速度，尤其是需要频繁访问数据的大型网站
  • 是典型的 C/S 架构，需要构建 Memcached 服务器端与 Memcached API 客户端
  • 用 C 语言编写的，Memcached API 客户端可用任何语言来编写（如 PHP、Python、Perl等）

案例前置知识点

数据存储方式与数据过期方式
Memcached
  • 具有独特的数据存储方式和数据过期方式

数据存储方式：Slab Allocation

  • 按组分配内存

数据过期方的两种方式

  • LRU
  • Laxzy Expiration

LRU

  • 指追加的数据空间不足时，会根据 LRU 的情况淘汰最近最少使用的记录
  • 可以有效解决内存碎片问题，但也可能会使内存空间产生浪费

Laxzy Expiration

  • 即懒惰过期，指使用 get 时查看记录时间，从而检查记录是否已经过期
Memcached 缓存机制
  • 缓存是常驻在内存的数据，能够快速进行读取
  • 是一款非常出色的缓存软件

Memcached 分布式
  • 部署主要依赖于 Memcached 的客户端来实现
  • 多个 Memcached 服务器是独立的
  • 数据如何存储是由路由器算法所决定

Memcached 路由算法

求余数 hash 算法

  • 先用 key 做 hash 运算得到一个整数，再做 hash 算法，根据余数进行路由，适合大多数据需求
  • 不适合在动态变化环境中，比如大量机器添加或删除，会导致大量的对象存储位置失效

一致性 hash 算法

  • 适合在动态变化的环境中使用

原理

  • 按照 hash 算法把对应的 key 通过一定的 hash 算法处理后映射形成一个首尾相接闭合循环
  • 然后通过使用与对象存储一样的 hash算法将机器也映射到环中
  • 顺时针方向计算将所有对象存储到离自己最近的机器中

案例环境

  • 使用三台 CentOS 7.9 系统完成
  • 两台是 Memcached 服务器，另一台是基于 LAMP 架构进行 Memcached 扩展的 Memcached API 客户端
主机操作系统主机名/IP地址主要软件及版本
服务器CentOS7.9

Memcache1/192.168.10.101

libevent-2.1.8-stable.tar.gz
memcached-1.5.1.tar.gz
memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz

服务器CentOS7.9

Memcache2/192.168.10.102

libevent-2.1.8-stable.tar.gz
memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz

客户端CentOS7.9

Memcached-API/192.168.10.103

httpd-2.4.25.tar.gz
php-5.5.38.tar.gz
libmemcached-1.0.18.tar.gz
memcached-2.2.0.tgz

案例拓扑

案例需求

  • 安装部署 Memcached 服务
  • 安装 Memcached API 客户端
  • 实现 Memcached 主主复制+高可用

案例实现思路

  • 首先安装 Memcached 服务器 及Memcached APl客户端
  • 利用 Keepalived 构建 Memcached 高可用服务器架构
  • 测试并验证 Keepalived 高可用所带来的稳定性

案例一

单 memcached 节点缓存系统

设置各节点的主机名

主机

  • 192.168.10.101
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache1
[root@localhost ~]# bash

主机

  • 192.168.10.102
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache2
[root@localhost ~]# bash

主机

  • 192.168.10.103
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcached-API
[root@localhost ~]# bash
安装 Memcached 服务器

修改两台主机名

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache1
[root@localhost ~]# bash
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache2
[root@localhost ~]# bash

首先关闭防火墙、内核机制

[root@memcache1 ~]# systemctl stop firewalld
[root@memcache1 ~]# setenforce 0
安装 Libevent

上传 libevent 包至服务器

解压

[root@memcache1 ~]# tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz

进入 libevent 

[root@memcache1 ~]# cd libevent-2.1.8-stable

安装 gcc* 环境

[root@memcache1 libevent ~]# yum -y install gcc*

 配置路径前缀

[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable]# ./configure --prefix=/usr/local/libevent

make install 执行

[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable]# make && make install

Libevent

  • 是用 C 语言编写
  • 轻量级
  • 开源高性能事件通知库
  • 已经被广泛应用。作为底层的网络库（如：memcached、Vomit、Nylon、Netchat等）

亮点

  • 事件驱动
  • 高性能
  • 轻量级
  • 专注于网络
  • 没有 ACE 那么臃肿庞大
  • 源代码相当精炼、易读
  • 跨平台
  • 支持 Windows、Linux、*BSD、Mac Os
  • 支持多种 I/O 多路复用技术（epoll、poll、dev/poll、select、kqueue等）
  • 支持 I/O 
  • 定时器和信号事件
  • 注册事件优先级
安装 Memcached

上传 memcached-1.5.1.tar.gz 至服务器

解压

[root@memcache1 ~]# tar zxvf memcached-1.5.1.tar.gz

进入

[root@memcache1 ~]# cd memcached-1.5.1

配置路径

[root@memcache1 memcached-1.5.1]# ./configure --prefix=/usr/local/memcached --with-libevent=/usr/local/libevent//退出
[root@memcache1 memcached-1.5.1]# cd

上传 memcached.service 脚本至服务器

下载 psmisc

[root@memcache1 ~]# yum -y install psmisc
  • psmisc 提供了 killall 命令

 添加执行权

[root@memcache1 ~]# chmod +x memcached_service.sh

启动服务

[root@memcache1 ~]# ./memcached_service.sh start

查看进程

[root@memcache1 ~]# netstat -anpt | grep memcached
tcp    0    0 0.0.0.0:11211    0.0.0.0:*    LISTEN      20564/memcached     
tcp6   0    0 :::11211         :::*         LISTEN      20564/memcached

Memcached API 客户端

先安装 gcc*

[root@memcached-api]# yum -y install gcc*

设置好 yum 源

[root@memcached-api ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*
curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo ftp://192.168.2.149/repo/CentOS-Base.repo
curl -o /etc/yum.repos.d/epel.repo ftp://192.168.2.149/repo/epel.repo
[root@memcached-api ~]# yum clean all

安装 httpd、php

[root@memcached-api ~]# yum -y install httpd mariadb mariadb-server php php-devel php-mysql

启动服务

[root@memcached-api ~]# systemctl start mariadb

数据库设置密码

[root@memcached-api ~]# mysqladmin -uroot password 'pwd123'

启动 httpd

[root@memcached-api ~]# systemctl start httpd

关闭防火墙、内核机制

[root@memcached-api ~]# systemctl stop firewalld
[root@memcached-api ~]# setenforce 0

切换目录

[root@memcached-api ~]# cd /var/www/html

编写测试文件

[root@memcache-api html]# vim test1.php
<?php
phpinfo();
?>

浏览器访问 192.168.10.103/test1.php

退出当前目录

上传 libmemcached-1.0.18.tar.gz 至服务器

解压

[root@memcached-api ~]# tar zxvf libmemcached-1.0.18.tar.gz

进入

[root@memcached-api ~]# cd libmemcached-1.0.18

配置安装路径

[root@memcached-api libmemcached-1.0.18]# ./configure --prefix=/usr/local/libmemcached --with-memcached=/usr/local/memcached

make install 执行

root@memcached-api libmemcached-1.0.18]# make && make install

退出当前目录

上传 memcached-2.2.0.tgz 至服务器

解压

[root@memcached-api ~]# tar zxvf memcached-2.2.0.tgz

进入

[root@memcached-api ~]# cd memcached-2.2.0

利用 phpize 生产脚本

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# phpize

安装 zlib

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# yum -y install zlib

指定配置脚本位置

[root@memcached-api memcached-2.2.0]#./configure --with-php-config=/usr/bin/php-config --with-libmemcached-dir=/usr/local/libmemcached/ --disable-memcachedsasl --with-zlib-dir

make install 执行

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# make && make install

退出当前目录

修改配置文件

[root@memcached-api ~]# vim /etc/php.ini
//添加下面内容
extension=memcached.so

重启 httpd

[root@memcached-api ~]# systemctl restart httpd

浏览器刷新网站查看

切换目录

[root@memcached-api ~]# cd /var/www/html/

上传 test2.php代码至服务器

 刷新网站测试

Memcached 数据库操作与管理

安装 telnet 软件包

[root@memcachel ~]# yum -y install telnet

连接

[root@memcachel ~]# telnet 127.0.0.1 11211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
get key
VALUE key 3932160 25
Memcache test successful!
END
quit
root@memcachel ~]# telnet 127.0.0.1 11211
//添加一条键值数据
add username 0 0 8
zhangsan
STORED

  • 表示键值名为 username

  • 标记位表示自定义信息为 0

  • 过期时间为 0（永不过期，单位为秒）

  • 字节数为 8

  •  zhangsan 为值，这里需要注意输入长度为8 字节，与设定值符合

//查询键值数据
get username 
VALUE username 0 8 
zhangsan 
END 
gets username 
VALUE username 0 8 2 
zhangsan 
END

  • get 后跟键名。如果检查最近是否更新，可以使用 gets，最后一位显示的是更新因子，每更新一次更新因子数会加一

//更新一条键值数据
set username 0 0 4 
lisi 
STORED 
get username 
VALUE username 0 4 
everything 
END gets username
VALUE username 0 4 4
lisi
END
//清除一条缓存数据
delete username 
DELETED 
get username 
END
//检查后更新 check and set
add username 0 0 8
zhangsan
STOREDgets username 
VALUE username 0 8 7 
zhangsan 
END //注意，因为更新因子和gets得到的不一致，这个语句的更新会失败
cas username 0 0 8 1
lodging 
EXISTS cas username 0 0 8 7 
zhangsai 
STORED 
gets username 
VALUE username 0 7 8 
lodging 
END

  • cas命令的最后一个数字是更新因子，如果gets获取到的更新因子和cas命令提供的更新因子一致，则更新改数据，否则不会更新，会提示exists

  • cas命令的第三个数字是要更新的数据的字节数，和接下来输入进去的字符串的字节数要一致，否则会报错

//追加数据
//后追加 8 字节 
append username 0 0 8
zhangsan 
STORED 
get username 
VALUE username 0 14 
lodgingzhangsan 
END
//清除所有缓存数据
flush_all 
OK
//查看服务器统计信息
stats 
//返回所有键值对统计信息
stats items
//返回指定存储空间的键值对 
stats cachedump 1 0
//显示各个 slab 的信息，包括 chunk 的大小、数目、使用情况等 
stats slabs
//输出所有 item 的大小和个数 
stats sizes
//清空统计数据
stats reset
//退出
quit

案例二

Memcached 实现主主复制和高可用的方式

Memcached 主主复制架构

  • 支持多个 Memcached 之间相互复制（双向复制，主备都是可读可写的）

  • 可以解决 Memcached 的容灾问题

（此步骤在两台memcache服务器上都执行）

  • 192.168.10.101
  • 192.168.10.102

修改主机名

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache1
[root@localhost ~]# bash
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname memcache2
[root@localhost ~]# bash

这里开启会话同步

首先关闭防火墙、内核机制

[root@memcache1 ~]# systemctl stop firewalld
[root@memcache1 ~]# setenforce 0

安装 gcc* 环境

[root@memcache1 ~]# yum -y install gcc*

上传 libevent-2.1.8-stable.tar.gz 至服务器

解压

[root@memcache1 ~]# tar zxvf libevent-2.1.8-stable.tar.gz

进入

[root@memcache1 ~]# cd libevent-2.1.8-stable

配置文件路径

[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable]# ./configure --prefix=/usr/local/libevent

make install 执行

[root@memcache1 libevent-2.1.8-stable]# make && make install

上传 memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz

解压

[root@memcache1 ~]# tar zxvf memcached-1.2.8-repcached-2.2.tar.gz

进入

[root@memcache1 ~]# cd memcached-1.2.8-repcached-2.2

配置文件路径

[root@Memcached1 memcached-1.2.8-repcached-2.2]# ./configure --prefix=/usr/local/memcached_replication --enable-replication --with-libevent=/usr/local/libevent

修改源代码配置文件

[root@memcache1 memcached-1.2.8-repcached-2.2]# vim memcached.c
//找到如下几行（在55行--60行）：
/* FreeBSD 4.x doesn't have IOV_MAX exposed. */
#ifndef IOV_MAX
#if defined(__FreeBSD__) || defined(__APPLE__)
# define IOV_MAX 1024
#endif
#endif//修改成如下所示：（删掉上面红色的两行）
/* FreeBSD 4.x doesn't have IOV_MAX exposed. */
#ifndef IOV_MAX
# define IOV_MAX 1024
#endif

make install 执行

[root@memcache1 memcached-1.2.8-repcached-2.2]# make && make install

函数路径链接

[root@memcache1 ~]# ln -s /usr/local/libevent/lib/libevent-2.1.so.6 /usr/lib64/

这里取消会话同步

启动服务

[root@Memcached1 ~]# /usr/local/memcached_replication/bin/memcached -d -u root -m 128 -x 192.168.10.101

两台服务器查看进程

[root@memcache1 ~]# netstat -antp |grep memcached
tcp    0    0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      52646memcached     
tcp    0    0 192.168.10.101:11212    192.168.10.102:38298    ESTABLISHED 52646memcached     
tcp6   0    0 :::11211                :::*                    LISTEN      52646memcached
[root@memcache2 ~]# netstat -antp |grep memcached
tcp    0    0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      29976memcached     
tcp    0    0 192.168.10.102:38298    192.168.10.101:11212    ESTABLISHED 29976memcached     
tcp6   0    0 :::11211                :::*                    LISTEN      29976memcached

使用 telnet 进行简单验证复制功能

安装 telnet

[root@memcache1 ~]# yum -y install telnet

在 Memcached1 上插入一条具有特点的键值

[root@memcache1 ~]# telnet 192.168.10.102 11211
//自定义信息+永不过期+8个字节
set username 0 0 8
12345678
STORED
get username
VALUE username 0 8
12345678
END
quit

在 Memcached2 上进行查看刚刚插入的键值

安装 telnet

[root@memcache1 ~]# yum -y install telnet
[root@memcache2 ~]# telnet 192.168.10.102 11211
get username
VALUE username 0 8
12345678
END
gets username
//1代表更新因子
VALUE username 0 8 1
12345678
END
//自定义信息+永不过期+8个字节+更新因子（要与gets得到的一致）
cas username 0 0 8 1
zhangsan
STORED

这里同步会话

Memcached 主主复制+Keepalived 高可用架构

安装配置 keepalived（两台主机都安装）

[root@memcache1 ~]# yum -y install keepalived

修改主 keepalived 配置文件

[root@memcache1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalivedglobal_defs {notification_email {acassen@firewall.locfailover@firewall.locsysadmin@firewall.loc}notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.locsmtp_server 192.168.200.1smtp_connect_timeout 30router_id LVS_01vrrp_skip_check_adv_addr#vrrp_strictvrrp_garp_interval 0vrrp_gna_interval 0
}//定义要执行的脚本
vrrp_script check_down {
//脚本路径和名称
script "/etc/keepalived/memcached.sh"
//间隔1秒执行一次
interval 1
}vrrp_instance VI_1 {//master角色不能设置nopreempt，所以此处要设置为BACKUPstate BACKUPinterface ens33virtual_router_id 51//从主机的优先级要小于此数字priority 100
advert_int 1
//添加，此语句关闭了抢占功能，从主机不需要
nopreemptauthentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.10.100
}//调用前面的脚本
track_script {check_down
}
}

vrrp_strict：严格遵守VRRP协议,禁止以下状况

  • 无VIP地址

  • 配置了单播邻居

  • 在VRRP版本2中有IPv6地址，开启动此项会自动开启iptables防火墙规则，建议关闭此项配置

编写脚本文件

[root@memcached1 keepalived]# vim /etc/keepalived/memcached.sh
#!/bin/bash
if [ $(ps -C memcached --no-header | wc -l) -eq 0 ]; thensystemctl stop keepalived
fi

添加执行权限

[root@memcached1 keepalived]# chmod +x /etc/keepalived/memcached.sh

配置从 keepalived 文件

[root@memcache2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalivedglobal_defs {notification_email {acassen@firewall.locfailover@firewall.locsysadmin@firewall.loc}notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.locsmtp_server 192.168.200.1smtp_connect_timeout 30router_id LVS_02vrrp_skip_check_adv_addr#vrrp_strictvrrp_garp_interval 0vrrp_gna_interval 0
}//定义要执行的脚本
vrrp_script check_down {
//脚本路径和名称
script "/etc/keepalived/memcached.sh"
//间隔1秒执行一次
interval 1
}vrrp_instance VI_1 {state BACKUP      interface ens33virtual_router_id 51//从主机的优先级要小于此数字priority 99
advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.10.100
}//调用前面的脚本
track_script {check_down
}
}

编写脚本文件

[root@memcached2 keepalived]# vim /etc/keepalived/memcached.sh
#!/bin/bash
if [ $(ps -C memcached --no-header | wc -l) -eq 0 ]; thensystemctl stop keepalived
fi

添加执行权限

[root@memcached2 keepalived]# chmod +x /etc/keepalived/memcached.sh

vrrp_strict ＃严格遵守VRRP协vim议

这将禁止VIPs unicast peers (虚拟IP单播对等体)，这样会使得这个VIP无法进行单播通信

两台服务器关闭 NetworkManager

[root@memcachel keepalived]# systemctl stop NetworkManager

测试验证

两台服务器上启动 keepalived

[root@Memcached1 ~]# systemctl start keepalived
[root@memcached2 ~]# systemctl start keepalived

主服务器查看 VIP

[root@memcachel keepalived]# ip a
2:ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER UP> mtu 1500 gdisc pfifo fast stateoup default glen 1000inet 192.168.10.100/32 scope global ens33

在客户端修改缓存服务器地址

切换目录

[root@memcached-api ~]# cd /var/www/html
[root@memcached-api html]# vim /usr/local/httpd/htdocs/test2.php
<?php 
$memcache = new Memcached(); 
$memcache->addServer('192.168.10.100', 11211); 
$memcache->set('key', 'Memcache test01 successful!', 0, 60); 
$result = $memcache->get('key'); 
unset($memcache); 
echo $result; 
?>

浏览器刷新测试

pkill memcached

检查当前主机的memceched进程和keepalived进程

关闭memcached后，该主机的keepalived也会被脚本关闭，于是VIP就漂移到了另一台主机，待此主机修好后，把memcached和keepalived开启，由于设置了不抢占，VIP不会抢占回来，但是把第二台主机的memcached关闭后，第二台主机的keepalived也会关闭，于是VIP就漂移回了第一台主机。完成故障的转移

小阿轩yx-高性能内存对象缓存

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&#x1f525;个人主页&#xff1a; Forcible Bug Maker &#x1f525;专栏&#xff1a; C || 数据结构 目录 &#x1f308;前言&#x1f525;二叉搜索树&#x1f525; 二叉搜索树的实现Insert&#xff08;插入&#xff09;find&#xff08;查找&#xff09;erase(删除)destro…
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分布式锁、Lua脚本、redisson、运行lua脚本优化代码

分布式锁、Lua脚本、redisson、运行lua脚本优化代码

20240721 一、分布式锁1. 什么是分布式锁2. 分布式锁的实现3. 基于redis的分布式锁4 总结 二、对于lua脚本可以保证事务&#xff0c;要么成功要么失败。1. 在redis中调用lua脚本 三、Redisson1 步骤2. Redisson的总结3. 几种分布式锁的区别 三、优化我们的秒杀1. 我们在创建优惠…
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Docker安装笔记

Docker安装笔记

1. Mac安装Docker 1.1 Docker安装包下载 1.1.1 阿里云 对于10.10.3以下的用户 推荐使用 对于10.10.3以上的用户 推荐使用 1.1.2 官网下载 系统和芯片选择适合自己的安装包 1.2 镜像加速 【推荐】阿里镜像 登陆后&#xff0c;左侧菜单选中镜像加速器就可以看到你的专属地…
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windows和linux的等保加固测评的经验分享

windows和linux的等保加固测评的经验分享

一头等保加固测评的牛马&#xff0c;需要能做到一下午测评n个服务器 接下来就讲讲如何当一头xxxxxxxxx》严肃的等保测评加固的经验分享&#xff08; 一、window等保 首先你要自己按着教程在虚拟机做过一遍&#xff08;win2012和win2008都做过一遍&#xff0c;大概windows的…
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pico+unity3d 射线交互教程

pico+unity3d 射线交互教程

前期配置&#xff1a;环境配置参考教程一&#xff0c;手部模型参考教程二&#xff0c;场景基于上一篇搭建。 最终效果&#xff1a;手部射线&#xff08;初始不可见&#xff09;对准 UI 显示&#xff0c;按下手柄 Trigger 键与可交互 UI&#xff08;如 Button、Toggle、Slider …
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论文解读 | ICML2024：突破Transformer上下文学习中的瓶颈

论文解读 | ICML2024：突破Transformer上下文学习中的瓶颈

点击蓝字 关注我们 AI TIME欢迎每一位AI爱好者的加入&#xff01; 作者简介 付靖文&#xff0c;西安交通大学博士生 简介 上下文学习&#xff0c;即从上下文示例中学习&#xff0c;是Transformer一项令人印象深刻的能力。然而&#xff0c;由于学习瓶颈的出现——在训练过程中模…
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移动UI：任务中心的作用，该如何设计更合理？

移动UI：任务中心的作用，该如何设计更合理？

任务中心是移动应用中用于展示和管理用户待办任务、提醒事项、用户福利、打卡签到等内容的功能模块。合理设计任务中心可以提升用户体验和工作效率。 以下是一些设计任务中心的合理建议&#xff1a; 1. 易于查看和管理&#xff1a; 任务中心的设计应该使用户能够快速、直观地…
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C# 实现跨进程条件变量

C# 实现跨进程条件变量

C# 进程通信系列 第一章 共享内存 第二章 条件变量&#xff08;本章&#xff09; 第三章 消息队列 文章目录 C# 进程通信系列前言一、关键实现1、用到的主要对象2、初始化区分创建和打开3、变量放到共享内存4、等待和释放逻辑 二、完整代码三、使用示例1、同步控制2、跨进程控…
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202496读书笔记|《飞花令·菊（中国文化·古典诗词品鉴）》——荷尽已无擎雨盖，菊残犹有傲霜枝

202496读书笔记|《飞花令·菊（中国文化·古典诗词品鉴）》——荷尽已无擎雨盖，菊残犹有傲霜枝

202496读书笔记|《飞花令菊&#xff08;中国文化古典诗词品鉴&#xff09;》——荷尽已无擎雨盖&#xff0c;菊残犹有傲霜枝 《飞花令菊&#xff08;中国文化古典诗词品鉴&#xff09;》素心落雪 编著。飞花令得名于唐代诗人韩翃《寒食》中的名句“春城无处不飞花”&#xff0c…
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