Memcached、Redis、MongoDB如何选择
2018-01-28 23:20
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在此之前我们要先知道数据库分为关系型数据库 和 非关系型数据库。关系型数据库(表格式,结构化数据)主要有:DB2、Oracle、Sybase、SQLserver、MySQL等。非关系型数据库(即Nosql)常见的有Memcached、Redis、Mongodb等,它是基于动态结构,存储格式为key-value类型的,存储于内存,可动态适应数据类型和结构的变化。下面来介绍上述三种主要nosql:
一、Redis
优点
支持多种数据结构,如 string(字符串)、 list(双向链表)、dict(hash表)、set(集合)、zset(排序set)、hyperloglog(基数估算)
支持持久化操作,可以进行aof及rdb数据持久化到磁盘,从而进行数据备份或数据恢复等操作,较好的防止数据丢失 的手段。
支持通过Replication进行数据复制,通过master-slave机制,可以实时进行数据的同步复制,支持多级复制和增量复制,master-slave机制是Redis进行HA的重要手段。
单线程请求,所有命令串行执行,并发情况下不需要考虑数据一致性问题。
支持pub/sub消息订阅机制,可以用来进行消息订阅与通知。
支持简单的事务需求,但业界使用场景很少,并不成熟。
缺点
Redis只能使用单线程,性能受限于CPU性能,故单实例CPU最高才可能达到5-6wQPS每秒(取决于数据结构,数据大小以及服务器硬件性能,日常环境中QPS高峰大约在1-2w左右)。
支持简单的事务需求,但业界使用场景很少,并不成熟,既是优点也是缺点。
Redis在string类型上会消耗较多内存,可以使用dict(hash表)压缩存储以降低内存耗用。
二、Memcache
优点
Memcached可以利用多核优势,单实例吞吐量极高,可以达到几十万QPS(取决于key、value的字节大小以及服务器硬件性能,日常环境中QPS高峰大约在4-6w左右)。适用于最大程度扛量。
支持直接配置为session handle。
缺点
只支持简单的key/value数据结构,不像Redis可以支持丰富的数据类型。
无法进行持久化,数据不能备份,只能用于缓存使用,且重启后数据全部丢失。
无法进行数据同步,不能将MC中的数据迁移到其他MC实例中。
Memcached内存分配采用Slab Allocation机制管理内存,value大小分布差异较大时会造成内存利用率降低,并引发低利用率时依然出现踢出等问题。需要用户注重value设计。
三、MongoDB
优点
更高的写负载,MongoDB拥有更高的插入速度。
处理很大的规模的单表,当数据表太大的时候可以很容易的分割表。
高可用性,设置M-S不仅方便而且很快,MongoDB还可以快速、安全及自动化的实现节点(数据中心)故障转移。
快速的查询,MongoDB支持二维空间索引,比如管道,因此可以快速及精确的从指定位置获取数据。MongoDB在启动后会将数据库中的数据以文件映射的方式加载到内存中。如果内存资源相当丰富的话,这将极大地提高数据库的查询速度。
非结构化数据的爆发增长,增加列在有些情况下可能锁定整个数据库,或者增加负载从而导致性能下降,由于MongoDB的弱数据结构模式,添加1个新字段不会对旧表格有任何影响,整个过程会非常快速。
缺点
不支持事务。
MongoDB占用空间过大 。
MongoDB没有成熟的维护工具。
1. 性能
三者的性能都比较高,总的来讲:Memcache和Redis差不多,要高于MongoDB。
2. 便利性
memcache数据结构单一。
redis丰富一些,数据操作方面,redis更好一些,较少的网络IO次数。
mongodb支持丰富的数据表达,索引,最类似关系型数据库,支持的查询语言非常丰富。
3. 存储空间
redis在2.0版本后增加了自己的VM特性,突破物理内存的限制;可以对key value设置过期时间(类似memcache)。
memcache可以修改最大可用内存,采用LRU算法。
mongoDB适合大数据量的存储,依赖操作系统VM做内存管理,吃内存也比较厉害,服务不要和别的服务在一起。
4. 可用性
redis,依赖客户端来实现分布式读写;主从复制时,每次从节点重新连接主节点都要依赖整个快照,无增量复制,因性能和效率问题,所以单点问题比较复杂;不支持自动sharding,需要依赖程序设定一致hash 机制。一种替代方案是,不用redis本身的复制机制,采用自己做主动复制(多份存储),或者改成增量复制的方式(需要自己实现),一致性问题和性能的权衡。
Memcache本身没有数据冗余机制,也没必要;对于故障预防,采用依赖成熟的hash或者环状的算法,解决单点故障引起的抖动问题。
mongoDB支持master-slave,replicaset(内部采用paxos选举算法,自动故障恢复),auto sharding机制,对客户端屏蔽了故障转移和切分机制。
5. 可靠性
redis支持(快照、AOF):依赖快照进行持久化,aof增强了可靠性的同时,对性能有所影响。
memcache不支持,通常用在做缓存,提升性能。
MongoDB从1.8版本开始采用binlog方式支持持久化的可靠性。
6. 一致性
Memcache 在并发场景下,用cas保证一致性。
redis事务支持比较弱,只能保证事务中的每个操作连续执行。
mongoDB不支持事务。
7. 数据分析
mongoDB内置了数据分析的功能(mapreduce),其他两者不支持。
8. 应用场景
redis:数据量较小的更性能操作和运算上。
memcache:用于在动态系统中减少数据库负载,提升性能;做缓存,提高性能(适合读多写少,对于数据量比较大,可以采用sharding)。
MongoDB:主要解决海量数据的访问效率问题。
一、Redis
优点
支持多种数据结构,如 string(字符串)、 list(双向链表)、dict(hash表)、set(集合)、zset(排序set)、hyperloglog(基数估算)
支持持久化操作,可以进行aof及rdb数据持久化到磁盘,从而进行数据备份或数据恢复等操作,较好的防止数据丢失 的手段。
支持通过Replication进行数据复制,通过master-slave机制,可以实时进行数据的同步复制,支持多级复制和增量复制,master-slave机制是Redis进行HA的重要手段。
单线程请求,所有命令串行执行,并发情况下不需要考虑数据一致性问题。
支持pub/sub消息订阅机制,可以用来进行消息订阅与通知。
支持简单的事务需求,但业界使用场景很少,并不成熟。
缺点
Redis只能使用单线程,性能受限于CPU性能,故单实例CPU最高才可能达到5-6wQPS每秒(取决于数据结构,数据大小以及服务器硬件性能,日常环境中QPS高峰大约在1-2w左右)。
支持简单的事务需求,但业界使用场景很少,并不成熟,既是优点也是缺点。
Redis在string类型上会消耗较多内存,可以使用dict(hash表)压缩存储以降低内存耗用。
二、Memcache
优点
Memcached可以利用多核优势,单实例吞吐量极高,可以达到几十万QPS(取决于key、value的字节大小以及服务器硬件性能,日常环境中QPS高峰大约在4-6w左右)。适用于最大程度扛量。
支持直接配置为session handle。
缺点
只支持简单的key/value数据结构,不像Redis可以支持丰富的数据类型。
无法进行持久化,数据不能备份,只能用于缓存使用,且重启后数据全部丢失。
无法进行数据同步,不能将MC中的数据迁移到其他MC实例中。
Memcached内存分配采用Slab Allocation机制管理内存,value大小分布差异较大时会造成内存利用率降低,并引发低利用率时依然出现踢出等问题。需要用户注重value设计。
三、MongoDB
优点
更高的写负载,MongoDB拥有更高的插入速度。
处理很大的规模的单表,当数据表太大的时候可以很容易的分割表。
高可用性,设置M-S不仅方便而且很快,MongoDB还可以快速、安全及自动化的实现节点(数据中心)故障转移。
快速的查询,MongoDB支持二维空间索引,比如管道,因此可以快速及精确的从指定位置获取数据。MongoDB在启动后会将数据库中的数据以文件映射的方式加载到内存中。如果内存资源相当丰富的话,这将极大地提高数据库的查询速度。
非结构化数据的爆发增长,增加列在有些情况下可能锁定整个数据库,或者增加负载从而导致性能下降,由于MongoDB的弱数据结构模式,添加1个新字段不会对旧表格有任何影响,整个过程会非常快速。
缺点
不支持事务。
MongoDB占用空间过大 。
MongoDB没有成熟的维护工具。
Redis、Memcache和MongoDB的区别
1. 性能三者的性能都比较高,总的来讲:Memcache和Redis差不多,要高于MongoDB。
2. 便利性
memcache数据结构单一。
redis丰富一些,数据操作方面,redis更好一些,较少的网络IO次数。
mongodb支持丰富的数据表达,索引,最类似关系型数据库,支持的查询语言非常丰富。
3. 存储空间
redis在2.0版本后增加了自己的VM特性,突破物理内存的限制;可以对key value设置过期时间(类似memcache)。
memcache可以修改最大可用内存,采用LRU算法。
mongoDB适合大数据量的存储,依赖操作系统VM做内存管理,吃内存也比较厉害,服务不要和别的服务在一起。
4. 可用性
redis,依赖客户端来实现分布式读写;主从复制时,每次从节点重新连接主节点都要依赖整个快照,无增量复制,因性能和效率问题,所以单点问题比较复杂;不支持自动sharding,需要依赖程序设定一致hash 机制。一种替代方案是,不用redis本身的复制机制,采用自己做主动复制(多份存储),或者改成增量复制的方式(需要自己实现),一致性问题和性能的权衡。
Memcache本身没有数据冗余机制,也没必要;对于故障预防,采用依赖成熟的hash或者环状的算法,解决单点故障引起的抖动问题。
mongoDB支持master-slave,replicaset(内部采用paxos选举算法,自动故障恢复),auto sharding机制,对客户端屏蔽了故障转移和切分机制。
5. 可靠性
redis支持(快照、AOF):依赖快照进行持久化,aof增强了可靠性的同时,对性能有所影响。
memcache不支持,通常用在做缓存,提升性能。
MongoDB从1.8版本开始采用binlog方式支持持久化的可靠性。
6. 一致性
Memcache 在并发场景下,用cas保证一致性。
redis事务支持比较弱,只能保证事务中的每个操作连续执行。
mongoDB不支持事务。
7. 数据分析
mongoDB内置了数据分析的功能(mapreduce),其他两者不支持。
8. 应用场景
redis:数据量较小的更性能操作和运算上。
memcache:用于在动态系统中减少数据库负载,提升性能;做缓存,提高性能(适合读多写少,对于数据量比较大,可以采用sharding)。
MongoDB:主要解决海量数据的访问效率问题。
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