高性能内存对象缓存Memcached原理与部署

news2024/9/20 12:34:19

Memcached概述

Memcached是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象，减少对数据库的访问，从而提高Web应用的响应速度。

原理

架构

Memcached采用的是一种简单的Key-Value存储系统，主要由以下几个部分组成：

  1. 客户端：负责向Memcached服务器发送存储和获取数据的请求。
  2. 服务器：负责接收客户端的请求，进行数据存储和管理。
  3. 存储管理：在服务器内存中存储数据，并通过LRU（Least Recently Used，最近最少使用）算法管理缓存数据。
  4. 网络通信：基于TCP/IP协议进行通信。

工作流程

  1. 数据存储：

    • 客户端发送存储请求，包含Key和Value。
    • 服务器接收到请求后，将数据存储在内存中，并根据LRU策略管理缓存数据。
    • 服务器返回存储成功的响应。

  2. 数据获取：

    • 客户端发送获取请求，包含Key。
    • 服务器接收到请求后，根据Key查找对应的Value。
    • 如果找到对应的Value，服务器返回数据；如果没有找到，返回空。

  3. 缓存失效：

    • 当内存空间不足时，Memcached会根据LRU算法移除最久未使用的数据。
    • 客户端可以设置数据的过期时间，过期数据会自动失效并被移除。

部署

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

1：安装 Libevent

[root@memcache1 ~]# systemctl stop firewalld

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

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

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

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

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

备注：

Libevent 是一个用C语言编写的、轻量级的开源高性能事件通知库，主要有以下几个亮点：事件驱动（ event-driven），高性能;轻量级，专注于网络，不如 ACE 那么臃肿庞大；源代码相当精炼、易读；跨平台，支持 Windows、 Linux、 *BSD 和 Mac Os；支持多种 I/O 多路复用技术， epoll、 poll、 dev/poll、 select 和 kqueue 等；支持 I/O，定时器和信号等事件；注册事件优先级。

Libevent 已经被广泛的应用，作为底层的网络库；比如 memcached、 Vomit、 Nylon、 Netchat等等。

2：安装 Memcached

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

[root@memcache1 ~]# cd memcached-1.5.1

[root@memcache1 memcached-1.5.1]# ./configure \

--prefix=/usr/local/memcached \

--with-libevent=/usr/local/libevent

[root@memcache1 memcached-1.5.1]# make && make install

3：设置 Memcached 服务脚本

[root@memcache1 ~]# vim /usr/local/memcached/memcached_service.sh

#!/bin/bash

CMD="/usr/local/memcached/bin/memcached"

start(){

$CMD -d -m 128 -u root

}

stop(){

killall memcached;

}

ACTION=$1

case $ACTION in

'start')

start;;

'stop')

stop;;

'restart')

stop

sleep 2

start;;

*)

echo 'Usage:{start|stop|restart}'

esac

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

备注:

psmisc提供了killall命令

[root@memcache1 ~]# chmod 755 /usr/local/memcached/memcached_service.sh

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

[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

注意：

客户端需要有apache**和php的环境，如果有之前做的LAMP的快照，可以使用这个快照**

（如果已经有此环境,**安装apache和安装php可以省略）**

设置好阿里yum**源**

yum -y install httpd mariadb mariadb-server php php-devel php-mysql

systemctl start mariadb

mysqladmin -u root password 'pwd123'

systemctl start httpd

cat <<EOF>/var/www/html/test1.php

<?php

phpinfo();

?>

EOF

1：编译安装 Libmemcached

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

[root@memcached-api ~]# setenforce 0

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

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

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

*[root@memcached-api libmemcached-1.0.18]# ./configure *

*--prefix=/usr/local/libmemcached *

--with-memcached=/usr/local/memcached

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

备注：

libmemcached 是一个 memcached 的库，客户端库，C 和 C++ 语言实现的客户端库，具有低内存占用率、线程安全、并提供对memcached功能的全面支持

2：编译安装 Memcached 扩展

（1）如果lamp是用源码包安装的，使用如下方法

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

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

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# /usr/local/php5/bin/phpize

备注：

此命令可以在**memcached-2.2.0下生成memcached的配置脚本**

phpize**命令需要autoconf包的支持** ：**yum -y install autoconf**

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# cp -r /usr/local/php5/include/php/ext/ ./

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# *./configure *

*--enable-memcached *

*--with-php-config=/usr/local/php5/bin/php-config *

*--with-libmemcached-dir=/usr/local/libmemcached *

--disable-memcached-sasl

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

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# make test

注意：

最后会提示发送邮件报告，可以选否（**n）**

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

（2）如果lamp是用yum安装的，使用如下方法

如果是用yum安装的lamp环境，使用如下方法安装 Memcached 扩展

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

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

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

[root@memcached-api memcached-2.2.0]# /usr/bin/phpize

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

备注：

  1. SASL全称Simple Authentication and Security Layer，是一种用来扩充C/S模式验证能力的机制。简单来说SASL是一个胶合(glue)库，通过这个库把应用层与形式多样的认证系统整合在一起。这有点类似于 PAM，但是后者是认证方式，决定什么人可以访问什么服务，而SASL是认证过程，侧重于信任建立过程，这个过程可以调用PAM来建立信任关系。在这里Memcached就是上面提到的应用层，具体的认证交给SASL库，SASL会根据相应的认证机制来完成验证功能。

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

备注：

如果安装的是php7的版本，会报错：php_smart_str.h: No such file or directory

3：配置 PHP 添加 Memcached 组件

（1）添加Memcached

[root@memcached-api ~]# cd /usr/local/php5/

[root@memcached-api php5]# vim php.ini

extension_dir = "/usr/local/php5/lib/php/extensions/no-debug-zts-20121212/"

extension=memcached.so

备注：

如果使用的yum安装的php，

[root@memcache2 ~]# vim /etc/php.ini

去掉extension_dir=" "

只添加extension=memcached.so

[root@memcached-api php5]# systemctl restart httpd

（2）通过 PHPinfo 查看是否已经添加 Memcached 扩展模块

使用浏览器进行访问

4：测试 Memcached-API 功能

[root@memcached-api ~]# vim /usr/local/httpd/htdocs/test2.php

<?php

$memcache = new Memcached();

$memcache->addServer('192.168.10.101', 11211);

$memcache->set('key', 'Memcache test successful!', 0, 60);

result = memcache->get('key');

unset($memcache);

echo $result;

?>

备注：

如果是用yum安装的lamp，此文件所在的目录在/var/www/html

访问测试：http://192.168.10.103/test2.php

Memcached 数据库操作与管理

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

[root@memcache1 ~]# telnet 127.0.0.1 11211

1：添加一条键值数据

add username 0 0 8

zhangsan

STORED

备注：

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

2：查询键值数据

get username

VALUE username 0 8

zhangsan

END

gets username

VALUE username 0 8 2

zhangsan

END

备注：

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

3：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

4：清除一条缓存数据

delete username

DELETED

get username

END

5：检查后更新 check and set

add username 0 0 8

zhangsan

STORED

gets username

VALUE username 0 8 7

zhangsan

END

cas username 0 0 8 1 ##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

lodging

EXISTS

cas username 0 0 8 7

zhangsai

STORED

gets username

VALUE username 0 7 8

lodging

END

备注：

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

6：追加数据

append username 0 0 8 //后追加 8 字节

zhangsan

STORED

get username

VALUE username 0 14

lodgingzhangsan

END

7：清除所有缓存数据

flush_all

OK

8：查看服务器统计信息

stats

stats items //返回所有键值对统计信息

stats cachedump 1 0 //返回指定存储空间的键值对

stats slabs //显示各个 slab 的信息，包括 chunk 的大小、数目、使用情况等

stats sizes //输出所有 item 的大小和个数

stats reset //清空统计数据

9：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

Memcached 的复制功能支持多个 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。

1：安装带有复制功能的 Memcached

（此步骤在两台memcache服务器上都执行）

（1）安装 Libevent

[root@memcache1 ~]# systemctl stop firewalld

[root@memcache1 ~]# setenforce 0

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

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

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

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

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

（2）安装memcached-1.2.8-repcached

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

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

[root@Memcached1 memcached-1.2.8-repcached-2.2]# *./configure *

*--prefix=/usr/local/memcached_replication *

*--enable-replication *

--with-libevent=/usr/local/libevent

[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

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

2：启动Memcached 服务

（1）在memcache1上启动

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

[root@Memcached1 ~]# /usr/local/memcached_replication/bin/memcached -d -u root -m 128 -x 192.168.10.102

注意：

启动时要指向对端

-d：守护进程方式启动

-u：指定用户

-x：指定对端服务器的地址

-m：最大的内存使用单位是MB 默认是64MB

（2）在memcache2上启动

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

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

备注：

-x 对方IP

-p <num> 监听的TCP端口(默认: 11211) -U <num> UDP监听端口 (默认: 11211, 0 时关闭) -d 以守护进程方式运行 -u <username> 运行运行 Memcached的账户 非root用户 -m <num> 最大的内存使用单位是MB 默认是64MB -c <num> 软连接数量默认是1024 -v 输出警告和错误信息 -vv 打印客户端的请求和返回信息 -h 打印帮助信息 -i 打印memcached和libevent的版权信息 -l <ip_addr> 绑定地址 (默认:所有都允许,无论内外网或者本机更换IP，有安全隐患，若设置为127.0.0.1就只能本机访问) -P <file> 将PID写入文件<file>，这样可以使得后边进行快速进程终止, 需要与 -d 一起使用

（3）在两台服务器上检查进程

[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

3：使用 telnet 进行简单验证复制功能

（1）在 Memcached1 上插入一条具有特点的键值

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

[root@memcache1 ~]# telnet 192.168.10.102 11211

set username 0 0 8 #自定义信息+永不过期+8个字节

12345678

STORED

get username

VALUE username 0 8

12345678

END

quit

（2）在 Memcached2 上进行查看刚刚插入的键值

[root@memcache2 ~]# yum -y install telnet

[root@memcache2 ~]# telnet 192.168.10.102 11211

get username

VALUE username 0 8

12345678

END

gets username

VALUE username 0 8 1 #1代表更新因子，

12345678

END

cas username 0 0 8 1 #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）

zhangsan

STORED

（3）在 Memcached1 上查看复制的情况

[root@localhost ~]# telnet 192.168.10.101 11211

Trying 192.168.10.101...

Connected to 192.168.10.101.

Escape character is '^]'.

get username

VALUE username 0 8

zhangsan

END

Memcached 主主复制+Keepalived 高可用架构

1：安装配置 keepalived（两台主机都安装）

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

（1）配置主 keepalived

[root@memcache1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

notification_email {

acassen@firewall.loc

failover@firewall.loc

sysadmin@firewall.loc

}

notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc

smtp_server 192.168.200.1

smtp_connect_timeout 30

router_id LVS_01

vrrp_skip_check_adv_addr

#vrrp_strict

vrrp_garp_interval 0

vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_script check_down { ##定义要执行的脚本

script "/etc/keepalived/memcached.sh" ##脚本路径和名称

interval 1 ##间隔1秒执行一次

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP ##master角色不能设置nopreempt，所以此处要设置为BACKUP

interface ens33

virtual_router_id 51

priority 100 ##从主机的优先级要小于此数字

advert_int 1

nopreempt ##添加，此语句关闭了抢占功能，从主机不需要

authentication {

auth_type PASS

auth_pass 1111

}

virtual_ipaddress {

192.168.10.100

}

track_script { ##调用前面的脚本

check_down

}

}

备注：

vrrp_strict：严格遵守VRRP协议,禁止以下状况:1.无VIP地址 2.配置了单播邻居 3.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

[root@memcached1 keepalived]# vim /etc/keepalived/memcached.sh

#!/bin/bash

#

if [ $(ps -C memcached --no-header | wc -l) -eq 0 ]; then

systemctl stop keepalived

fi

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

（2）配置从keepalived

[root@memcache2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

notification_email {

acassen@firewall.loc

failover@firewall.loc

sysadmin@firewall.loc

}

notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc

smtp_server 192.168.200.1

smtp_connect_timeout 30

router_id LVS_02

vrrp_skip_check_adv_addr

#vrrp_strict

vrrp_garp_interval 0

vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_script check_down { ##定义要执行的脚本

script "/etc/keepalived/memcached.sh" ##脚本路径和名称

interval 1 ##间隔1秒执行一次

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP

interface ens33

virtual_router_id 51

priority 99 ##从主机的优先级要小于此数字

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass 1111

}

virtual_ipaddress {

192.168.10.100

}

track_script { ##调用前面的脚本

check_down

}

}

[root@memcached2 keepalived]# vim /etc/keepalived/memcached.sh

#!/bin/bash

#

if [ $(ps -C memcached --no-header | wc -l) -eq 0 ]; then

systemctl stop keepalived

fi

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

备注：

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

2：测试验证

（1）在两台服务器上启动keepalived

[root@Memcached1 ~]# systemctl start keepalived

[root@memcached2 ~]# systemctl start keepalived

（2）在客户端修改缓存服务器地址

[root@memcached-api ~]# vim /usr/local/httpd/htdocs/test3.php

<?php

$memcache = new Memcached();

$memcache->addServer('192.168.10.100', 11211);

$memcache->set('key', 'Memcache test successful!', 0, 60);

result = memcache->get('key');

unset($memcache);

echo $result;

?>

注意：

如果是yum安装的httpd，次此文件在/var/www/html目录下

（3）浏览器访问测试

备注：

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。

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1.引入依赖 <dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-neo4j</artifactId> </dependency> 说明&#xff1a;这里引入neo4j的版本跟spring框架的版本有关系。需要注意不同的版本在neo…
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Linux系统及常用指令

Linux系统及常用指令

目录 1、什么是Linux系统 2、为什么要用Linux系统 3、Linux系统的种类 4、如何安装Linux系统 5、常见的适配器种类 6、学习第一个Linux指令 7、安装ssh客户端软件 8、Linux系统的目录结构 9、Linux的常用命令 9.1 目录切换命令 9.2 查看目录下的内容 9.3 查看当前…
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十六、【机器学习】【监督学习】- 支持向量回归 (SVR)

十六、【机器学习】【监督学习】- 支持向量回归 (SVR)

系列文章目录 第一章 【机器学习】初识机器学习 第二章 【机器学习】【监督学习】- 逻辑回归算法 (Logistic Regression) 第三章 【机器学习】【监督学习】- 支持向量机 (SVM) 第四章【机器学习】【监督学习】- K-近邻算法 (K-NN) 第五章【机器学习】【监督学习】- 决策树…
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使用Docker 实现 MySQL 循环复制（二）

使用Docker 实现 MySQL 循环复制（二）

系列文章 使用Docker 实现 MySQL 循环复制&#xff08;一&#xff09; 目录 系列文章1. 创建三个 mysql 容器1.1 准备三个 mysql 容器的挂载卷1.2 为三个mysql实例创建配置文件1.3 修改各目录的权限以满足 mysql 容器的要求1.4 创建 docker-compose.yaml 文件1.5 创建容器 1. …
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FOG Project 文件名命令注入漏洞复现（CVE-2024-39914）

FOG Project 文件名命令注入漏洞复现（CVE-2024-39914）

0x01 产品简介 FOG是一个开源的计算机镜像解决方案，旨在帮助管理员轻松地部署、维护和克隆大量计算机。FOG Project 提供了一套功能强大的工具，使用户能够快速部署操作系统、软件和配置设置到多台计算机上，从而节省时间和精力。该项目支持基于网络的 PXE 启动、镜像创建和还…
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持续集成08--Jenkins邮箱发送构建信息及测试报告

持续集成08--Jenkins邮箱发送构建信息及测试报告

前言 在持续集成&#xff08;CI&#xff09;和持续部署&#xff08;CD&#xff09;的自动化流程中&#xff0c;及时通知团队成员关于构建的成功或失败是至关重要的。Jenkins&#xff0c;作为强大的CI/CD工具&#xff0c;提供了多种通知机制&#xff0c;其中邮件通知是最常用且有…
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＜数据集＞木材缺陷检测数据集＜目标检测＞

＜数据集＞木材缺陷检测数据集＜目标检测＞

数据集格式&#xff1a;VOCYOLO格式 图片数量&#xff1a;4000张 标注数量(xml文件个数)&#xff1a;4000 标注数量(txt文件个数)&#xff1a;4000 标注类别数&#xff1a;8 标注类别名称&#xff1a;[Quartzity,Live_Knot,Marrow,resin,Dead_Knot,knot_with_crack,Knot_m…
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Object和?

Object和?

Class<?> 和 Class<Object> 是不同的。 Class<?> 是一个通配符类型&#xff0c;表示未知的具体类型&#xff0c;它可以匹配任意类型。例如&#xff0c;Class<?> 可以表示 String.class、Integer.class 或者任何其他类的 Class 对象。 Class<Ob…
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哈喽GPT-4o，程序员如何通过GPT-4o保护自己的合法权益

哈喽GPT-4o，程序员如何通过GPT-4o保护自己的合法权益

目录 一、法律研究Prompt&#xff1a;派遣合同和劳务外包合同有什么区别&#xff1f;详细说一下在被裁员时的区别&#xff1f; 二、法律条文检索Prompt&#xff1a;检索《劳动合同法》&#xff0c;以下情况属于第几条&#xff0c;如果公司进行技能考试&#xff0c;并以技能考试…
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