memcache和redis和mongodb怎么選擇？

不同的Nosql，其實(shí)應(yīng)用的場(chǎng)景各有不同，所以我們應(yīng)該先了解不同Nosql之間的差別，然后分析什么才是最適合我使用的Nosql。

Nosql介紹

Nosql的全稱是Not Only Sql，這個(gè)概念早起就有人提出，在09年的時(shí)候比較火。Nosql指的是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，而我們常用的都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。就像我們常用的mysql，sqlserver一樣，這些數(shù)據(jù)庫(kù)一般用來(lái)存儲(chǔ)重要信息，應(yīng)對(duì)普通的業(yè)務(wù)是沒(méi)有問(wèn)題的。但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)付超大規(guī)模，超大流量以及高并發(fā)的時(shí)候力不從心。而就在這個(gè)時(shí)候，Nosql得到的告訴的發(fā)展。

Nosql和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別

1.存儲(chǔ)方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是表格式的，因此存儲(chǔ)在表的行和列中。他們之間很容易關(guān)聯(lián)協(xié)作存儲(chǔ)，提取數(shù)據(jù)很方便。而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)則與其相反，他是大塊的組合在一起。通常存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)集中，就像文檔、鍵值對(duì)或者圖結(jié)構(gòu)。

2.存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表都預(yù)先定義了結(jié)構(gòu)（列的定義），結(jié)構(gòu)描述了數(shù)據(jù)的形式和內(nèi)容。這一點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模至關(guān)重要，雖然預(yù)定義結(jié)構(gòu)帶來(lái)了可靠性和穩(wěn)定性，但是修改這些數(shù)據(jù)比較困難。而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)基于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，使用與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。因?yàn)镹osql數(shù)據(jù)庫(kù)是動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，可以很容易適應(yīng)數(shù)據(jù)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的變化。

3.存儲(chǔ)規(guī)范

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為了更高的規(guī)范性，把數(shù)據(jù)分割為最小的關(guān)系表以避免重復(fù)，獲得精簡(jiǎn)的空間利用。雖然管理起來(lái)很清晰，但是單個(gè)操作設(shè)計(jì)到多張表的時(shí)候，數(shù)據(jù)管理就顯得有點(diǎn)麻煩。而Nosql數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在平面數(shù)據(jù)集中，數(shù)據(jù)經(jīng)?？赡軙?huì)重復(fù)。單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)很少被分隔開(kāi)，而是存儲(chǔ)成了一個(gè)整體，這樣整塊數(shù)據(jù)更加便于讀寫(xiě)

4.存儲(chǔ)擴(kuò)展

這可能是兩者之間最大的區(qū)別，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是縱向擴(kuò)展，也就是說(shuō)想要提高處理能力，要使用速度更快的計(jì)算機(jī)。因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系表中，操作的性能瓶頸可能涉及到多個(gè)表，需要通過(guò)提升計(jì)算機(jī)性能來(lái)克服。雖然有很大的擴(kuò)展空間，但是最終會(huì)達(dá)到縱向擴(kuò)展的上限。而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)是橫向擴(kuò)展的，它的存儲(chǔ)天然就是分布式的，可以通過(guò)給資源池添加更多的普通數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)分擔(dān)負(fù)載。

5.查詢方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)（就是我們通常說(shuō)的SQL）。SQL支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)CURD操作的功能非常強(qiáng)大，是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)用法。而Nosql查詢以塊為單元操作數(shù)據(jù)，使用的是非結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（UnQl），它是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)表中主鍵的概念對(duì)應(yīng)Nosql中存儲(chǔ)文檔的ID。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)使用預(yù)定義優(yōu)化方式（比如索引）來(lái)加快查詢操作，而Nosql更簡(jiǎn)單更精確的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式。

6.事務(wù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)遵循ACID規(guī)則（原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)），而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)遵循BASE原則（基本可用（Basically Availble）、軟/柔性事務(wù)（Soft-state ）、最終一致性（Eventual Consistency））。由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性，所以對(duì)事務(wù)的支持很好。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)支持對(duì)事務(wù)原子性細(xì)粒度控制，并且易于回滾事務(wù)。而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)是在CAP（一致性、可用性、分區(qū)容忍度）中任選兩項(xiàng)，因?yàn)榛诠?jié)點(diǎn)的分布式系統(tǒng)中，很難全部滿足，所以對(duì)事務(wù)的支持不是很好，雖然也可以使用事務(wù)，但是并不是Nosql的閃光點(diǎn)。

7.性能

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為了維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性付出了巨大的代價(jià)，讀寫(xiě)性能比較差。在面對(duì)高并發(fā)讀寫(xiě)性能非常差，面對(duì)海量數(shù)據(jù)的時(shí)候效率非常低。而Nosql存儲(chǔ)的格式都是key-value類(lèi)型的，并且存儲(chǔ)在內(nèi)存中，非常容易存儲(chǔ)，而且對(duì)于數(shù)據(jù)的 一致性是 弱要求。Nosql無(wú)需sql的解析，提高了讀寫(xiě)性能。

8.授權(quán)方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通常有SQL Server，Mysql，Oracle。主流的Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)有redis，memcache，MongoDb。大多數(shù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都是付費(fèi)的并且價(jià)格昂貴，成本較大，而Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)通常都是開(kāi)源的。

Redis，Memcache，MongoDb的特點(diǎn)與區(qū)別

Redis

優(yōu)點(diǎn)

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）

支持持久化操作，可以進(jìn)行aof及rdb數(shù)據(jù)持久化到磁盤(pán)，從而進(jìn)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。

支持通過(guò)Replication進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制，通過(guò)master-slave機(jī)制，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步復(fù)制，支持多級(jí)復(fù)制和增量復(fù)制，master-slave機(jī)制是Redis進(jìn)行HA的重要手段。

單線程請(qǐng)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(wèn)題。

支持pub/sub消息訂閱機(jī)制，可以用來(lái)進(jìn)行消息訂閱與通知。

支持簡(jiǎn)單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場(chǎng)景很少，并不成熟。

缺點(diǎn)

Redis只能使用單線程，性能受限于CPU性能，故單實(shí)例CPU最高才可能達(dá)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）。

支持簡(jiǎn)單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場(chǎng)景很少，并不成熟，既是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)。

Redis在string類(lèi)型上會(huì)消耗較多內(nèi)存，可以使用dict（hash表）壓縮存儲(chǔ)以降低內(nèi)存耗用。

Memcache

優(yōu)點(diǎn)

Memcached可以利用多核優(yōu)勢(shì)，單實(shí)例吞吐量極高，可以達(dá)到幾十萬(wàn)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）。適用于最大程度扛量。

支持直接配置為session handle。

缺點(diǎn)

只支持簡(jiǎn)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(lèi)型。

無(wú)法進(jìn)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。

無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，不能將MC中的數(shù)據(jù)遷移到其他MC實(shí)例中。

Memcached內(nèi)存分配采用Slab Allocation機(jī)制管理內(nèi)存，value大小分布差異較大時(shí)會(huì)造成內(nèi)存利用率降低，并引發(fā)低利用率時(shí)依然出現(xiàn)踢出等問(wèn)題。需要用戶注重value設(shè)計(jì)。

MongoDB

優(yōu)點(diǎn)

更高的寫(xiě)負(fù)載，MongoDB擁有更高的插入速度。

處理很大的規(guī)模的單表，當(dāng)數(shù)據(jù)表太大的時(shí)候可以很容易的分割表。

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(dòng)化的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)中心）故障轉(zhuǎn)移。

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(dòng)后會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)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(dāng)豐富的話，這將極大地提高數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢速度。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長(zhǎng)，增加列在有些情況下可能鎖定整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，或者增加負(fù)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(gè)新字段不會(huì)對(duì)舊表格有任何影響，整個(gè)過(guò)程會(huì)非常快速。

缺點(diǎn)

不支持事務(wù)。

MongoDB占用空間過(guò)大 。

MongoDB沒(méi)有成熟的維護(hù)工具。

Redis、Memcache和MongoDB的區(qū)別

1. 性能

三者的性能都比較高，總的來(lái)講：Memcache和Redis差不多，要高于MongoDB。

2. 便利性

memcache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(dá)，索引，最類(lèi)似關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，支持的查詢語(yǔ)言非常豐富。

3. 存儲(chǔ)空間

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(duì)key value設(shè)置過(guò)期時(shí)間（類(lèi)似memcache）。

memcache可以修改最大可用內(nèi)存,采用LRU算法。

mongoDB適合大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)，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

redis，依賴客戶端來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式讀寫(xiě)；主從復(fù)制時(shí)，每次從節(jié)點(diǎn)重新連接主節(jié)點(diǎn)都要依賴整個(gè)快照,無(wú)增量復(fù)制，因性能和效率問(wèn)題，所以單點(diǎn)問(wèn)題比較復(fù)雜；不支持自動(dòng)sharding,需要依賴程序設(shè)定一致hash 機(jī)制。一種替代方案是，不用redis本身的復(fù)制機(jī)制，采用自己做主動(dòng)復(fù)制（多份存儲(chǔ)），或者改成增量復(fù)制的方式（需要自己實(shí)現(xiàn)），一致性問(wèn)題和性能的權(quán)衡。

Memcache本身沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余機(jī)制，也沒(méi)必要；對(duì)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(diǎn)故障引起的抖動(dòng)問(wèn)題。

mongoDB支持master-slave,replicaset（內(nèi)部采用paxos選舉算法，自動(dòng)故障恢復(fù)）,auto sharding機(jī)制，對(duì)客戶端屏蔽了故障轉(zhuǎn)移和切分機(jī)制。

5. 可靠性

redis支持（快照、AOF）：依賴快照進(jìn)行持久化，aof增強(qiáng)了可靠性的同時(shí)，對(duì)性能有所影響。

memcache不支持，通常用在做緩存,提升性能。

MongoDB從1.8版本開(kāi)始采用binlog方式支持持久化的可靠性。

6. 一致性

Memcache 在并發(fā)場(chǎng)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(gè)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(chǎng)景

redis：數(shù)據(jù)量較小的更性能操作和運(yùn)算上。

memcache：用于在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中減少數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載，提升性能;做緩存，提高性能（適合讀多寫(xiě)少，對(duì)于數(shù)據(jù)量比較大，可以采用sharding）。

MongoDB:主要解決海量數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率問(wèn)題。