NoSQL的三個數(shù)據(jù)庫Memcached和Redis以及MongoDB對比是怎樣的

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)NoSQL的三個數(shù)據(jù)庫Memcached和Redis以及MongoDB對比是怎樣的，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

前言

NoSQL，泛指非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付新互聯(lián)網(wǎng)模式的網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS類型的純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，而非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點得到了非常迅速的發(fā)展。NoSQL數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重數(shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題。而今天主要講用得比較多的三個NoSQL：Memcached、Redis、MongoDB。

Memcached

優(yōu)點

1. Memcached可以利用多核優(yōu)勢，單實例吞吐量極高，可以達到幾十萬QPS(取決于key、value的字節(jié)大小以及服務(wù)器硬件性能，日常環(huán)境中QPS高峰大約在4-6w左右)。適用于***程度扛量。

2. 支持直接配置為session handle。

缺點

1. 只支持簡單的key/value數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不像Redis可以支持豐富的數(shù)據(jù)類型。

2. 無法進行持久化，數(shù)據(jù)不能備份，只能用于緩存使用，且重啟后數(shù)據(jù)全部丟失。

3. 無法進行數(shù)據(jù)同步，不能將MC中的數(shù)據(jù)遷移到其他MC實例中。

4. Memcached內(nèi)存分配采用Slab  Allocation機制管理內(nèi)存，value大小分布差異較大時會造成內(nèi)存利用率降低，并引發(fā)低利用率時依然出現(xiàn)踢出等問題。需要用戶注重value設(shè)計。

Redis

優(yōu)點

1. 支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如 string(字符串)、  list(雙向鏈表)、dict(hash表)、set(集合)、zset(排序set)、hyperloglog(基數(shù)估算)。

2. 支持持久化操作，可以進行aof及rdb數(shù)據(jù)持久化到磁盤，從而進行數(shù)據(jù)備份或數(shù)據(jù)恢復(fù)等操作，較好的防止數(shù)據(jù)丟失的手段。

3. 支持通過Replication進行數(shù)據(jù)復(fù)制，通過master-slave機制，可以實時進行數(shù)據(jù)的同步復(fù)制，支持多級復(fù)制和增量復(fù)制，master-slave機制是Redis進行HA的重要手段。

4. 單線程請求，所有命令串行執(zhí)行，并發(fā)情況下不需要考慮數(shù)據(jù)一致性問題。

5. 支持pub/sub消息訂閱機制，可以用來進行消息訂閱與通知。

6. 支持簡單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場景很少，并不成熟。

缺點

1. Redis只能使用單線程，性能受限于CPU性能，故單實例CPU***才可能達到5-6wQPS每秒(取決于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)大小以及服務(wù)器硬件性能，日常環(huán)境中QPS高峰大約在1-2w左右)。

2. 支持簡單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場景很少，并不成熟，既是優(yōu)點也是缺點。

3. Redis在string類型上會消耗較多內(nèi)存，可以使用dict(hash表)壓縮存儲以降低內(nèi)存耗用。

MongoDB

優(yōu)點

1. 更高的寫負載，MongoDB擁有更高的插入速度。

2. 處理很大的規(guī)模的單表，當數(shù)據(jù)表太大的時候可以很容易的分割表。

3. 高可用性，設(shè)置M-S不僅方便而且很快，MongoDB還可以快速、安全及自動化的實現(xiàn)節(jié)點(數(shù)據(jù)中心)故障轉(zhuǎn)移。

4. 快速的查詢，MongoDB支持二維空間索引，比如管道，因此可以快速及精確的從指定位置獲取數(shù)據(jù)。MongoDB在啟動后會將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以文件映射的方式加載到內(nèi)存中。如果內(nèi)存資源相當豐富的話，這將極大地提高數(shù)據(jù)庫的查詢速度。

5. 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長，增加列在有些情況下可能鎖定整個數(shù)據(jù)庫，或者增加負載從而導(dǎo)致性能下降，由于MongoDB的弱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，添加1個新字段不會對舊表格有任何影響，整個過程會非?？焖?。

缺點

1. 不支持事務(wù)。

2. MongoDB占用空間過大 。

3. MongoDB沒有成熟的維護工具。

Memcached、Redis、MongoDB的區(qū)別

1.性能

• 三者的性能都比較高，總的來講：Memcached和Redis差不多，要高于MongoDB。

2.便利性

• Memcached數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一。

• Redis豐富一些，數(shù)據(jù)操作方面，Redis更好一些，較少的網(wǎng)絡(luò)IO次數(shù)。

• MongoDB支持豐富的數(shù)據(jù)表達，索引，最類似關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，支持的查詢語言非常豐富。

3.存儲空間

• Memcached可以修改***可用內(nèi)存，采用LRU算法。

• Redis在2.0版本后增加了自己的VM特性，突破物理內(nèi)存的限制;可以對key value設(shè)置過期時間(類似memcached)。

• MongoDB適合大數(shù)據(jù)量的存儲，依賴操作系統(tǒng)VM做內(nèi)存管理，吃內(nèi)存也比較厲害，服務(wù)不要和別的服務(wù)在一起。

4.可用性

• Memcached本身沒有數(shù)據(jù)冗余機制，也沒必要;對于故障預(yù)防，采用依賴成熟的hash或者環(huán)狀的算法，解決單點故障引起的抖動問題。

• Redis，依賴客戶端來實現(xiàn)分布式讀寫;主從復(fù)制時，每次從節(jié)點重新連接主節(jié)點都要依賴整個快照,無增量復(fù)制，因性能和效率問題，所以單點問題比較復(fù)雜;不支持自動sharding,需要依賴程序設(shè)定一致hash  機制。一種替代方案是，不用redis本身的復(fù)制機制，采用自己做主動復(fù)制(多份存儲)，或者改成增量復(fù)制的方式(需要自己實現(xiàn))，一致性問題和性能的權(quán)衡。

• MongoDB支持master-slave,replicaset(內(nèi)部采用paxos選舉算法，自動故障恢復(fù)),auto  sharding機制，對客戶端屏蔽了故障轉(zhuǎn)移和切分機制。

5.可靠性

• Memcached不支持，通常用在做緩存，提升性能。

• Redis支持(快照、AOF)：依賴快照進行持久化，aof增強了可靠性的同時，對性能有所影響。

• MongoDB從1.8版本開始采用binlog方式支持持久化的可靠性。

6.一致性

• Memcached在并發(fā)場景下，用cas保證一致性。

• Redis事務(wù)支持比較弱，只能保證事務(wù)中的每個操作連續(xù)執(zhí)行。

• MongoDB不支持事務(wù)。

7.數(shù)據(jù)分析

• MongoDB內(nèi)置了數(shù)據(jù)分析的功能(mapreduce)，其他兩者不支持。

8.應(yīng)用場景

• Memcached：用于在動態(tài)系統(tǒng)中減少數(shù)據(jù)庫負載，提升性能;做緩存，提高性能(適合讀多寫少，對于數(shù)據(jù)量比較大，可以采用sharding)。

• Redis：數(shù)據(jù)量較小的高性能操作和運算上。

• MongoDB：主要解決海量數(shù)據(jù)的訪問效率問題。

總結(jié)分析

1. 若是簡單的存取key-value(主要是讀)這樣的數(shù)據(jù)用Memcached好一些。若是要支持數(shù)據(jù)持久化，量也不大，操作很頻繁，多數(shù)據(jù)類型(如集合、散列之類的)，用列表類型做隊列之類的高級應(yīng)用，就用Redis，但如果是數(shù)據(jù)量比較大時就采用MongoDB。

2. Memcached的很多客戶端更加成熟穩(wěn)定，Redis協(xié)議比Memcached復(fù)雜。Redis不可能比Memcached快?但是測試結(jié)果基本是Redis占絕對優(yōu)勢。

3. 云數(shù)據(jù)庫Memcached版實例中的數(shù)據(jù)是存儲在內(nèi)存中的，當出現(xiàn)宕機、機房斷電等意外，或是云數(shù)據(jù)庫Memcached版實例在正常升級維護時，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)均會丟失。因此，云數(shù)據(jù)庫Memcached版不能作為持久化的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)使用。Redis的數(shù)據(jù)都存放在內(nèi)存中，如果沒有配置持久化，Redis重啟后數(shù)據(jù)就全丟失了，于是需要開啟Redis的持久化功能，將數(shù)據(jù)保存到磁盤上，當Redis重啟后，可以從磁盤中恢復(fù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)持久化。

4. 對于Redis和MongoDB來說，大家一般稱之為Redis緩存、MongoDB數(shù)據(jù)庫。Redis主要把數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，其“緩存”的性質(zhì)遠大于其“數(shù)據(jù)存儲“的性質(zhì)，其中數(shù)據(jù)的增刪改查也只是像變量操作一樣簡單;MongoDB卻是一個“存儲數(shù)據(jù)”的系統(tǒng)，增刪改查可以添加很多條件，就像SQL數(shù)據(jù)庫一樣靈活。

5. MongoDB和Redis都是NoSQL，采用結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)存儲。二者在使用場景中，存在一定的區(qū)別，這也主要由于二者在內(nèi)存映射的處理過程，持久化的處理方法不同。MongoDB建議集群部署，更多的考慮到集群方案，Redis更偏重于進程順序?qū)懭?，雖然支持集群，也僅限于主-從模式

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