Memcached、MongoDB、Redis和tokyotyrant

mongodb和memcached不是一個范疇內的東西。mongodb是文檔型的非關系型數據庫，其優勢在于查詢功能比較強大，能存儲海量數據。mongodb和memcached不存在誰替換 誰的問題，MongoDB實際上是一個簡化版的MySQL，Mongodb的接口實際上就是類似給SQL做個封裝而已。Mongodb只能支持簡單的單一 查詢 語句，不能join，不能子查詢。實際性能MySQL和Mongodb差不多，MySQL在高并發的情況下性能不太好，MongoDB會好很多。 mongodb模式自由，容易搭建分布式群集，適合做儲存。

和memcached更為接近的是redis。它們都是內存型數據庫，數據保存在內存中，通過tcp直接存取，優勢是速度快，并發高，缺點是數據類型有限，查詢功能不強，一般用作緩存。在我們團隊的項目中，一開始用的是memcached，后來用redis替代。

相比memcached：

1、redis具有持久化機制，可以定期將內存中的數據持久化到硬盤上。

2、redis具備binlog功能，可以將所有操作寫入日志，當redis出現故障，可依照binlog進行數據恢復。

3、redis支持virtual memory，可以限定內存使用大小，當數據超過閾值，則通過類似LRU的算法把內存中的最不常用數據保存到硬盤的頁面文件中。

4、redis原生支持的數據類型更多，使用的想象空間更大。

5、前面有位朋友所提及的一致性哈希，用在redis的sharding中，一般是在負載非常高需要水平擴展時使用。我們還沒有用到這方面的功能，一般的項目，單機足夠

支撐并發了。redis 3.0將推出cluster，功能更加強大。

6、redis更多優點，請移步官方網站查詢。

7. 性能

Redis作者的說法是平均到單個核上的性能，在單條數據不大的情況下Redis更好。為什么這么說呢，理由就是Redis是單線程運行的。

因為是單線程運行，所以和Memcached的多線程相比，整體性能肯定會偏低。

因為是單線程運行，所以IO是串行化的，網絡IO和內存IO，因此當單條數據太大時，由于需要等待一個命令的所有IO完成才能進行后續的命令，所以性能會受影響。

如果簡單地比較Redis與Memcached的區別，大多數都會得到以下觀點：

1 Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數據，同時還提供list，set，hash等數據結構的存儲。

2 Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。

3 Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保持在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用。

在Redis中，并不是所有的數據都一直存儲在內存中的。這是和Memcached相比一個最大的區別。Redis只會緩存所有的key的信息，如果Redis發現內存的使用量超過了某一個閥值，將觸發swap的操作，Redis根據“swappability = age*log(size_in_memory)”計 算出哪些key對應的value需要swap到磁盤。然后再將這些key對應的value持久化到磁盤中，同時在內存中清除。這種特性使得Redis可以 保持超過其機器本身內存大小的數據。當然，機器本身的內存必須要能夠保持所有的key，畢竟這些數據是不會進行swap操作的。同時由于Redis將內存 中的數據swap到磁盤中的時候，提供服務的主線程和進行swap操作的子線程會共享這部分內存，所以如果更新需要swap的數據，Redis將阻塞這個 操作，直到子線程完成swap操作后才可以進行修改。

可以參考使用Redis特有內存模型前后的情況對比：
 

VM off: 300k keys, 4096 bytes values: 1.3G used
VM on:  300k keys, 4096 bytes values: 73M used
VM off: 1 million keys, 256 bytes values: 430.12M used
VM on:  1 million keys, 256 bytes values: 160.09M used
VM on:  1 million keys, values as large as you want, still: 160.09M used

當從Redis中讀取數據的時候，如果讀取的key對應的value不在內存中，那么Redis就需要從swap文件中加載相應數據，然后再返回給 請求方。這里就存在一個I/O線程池的問題。在默認的情況下，Redis會出現阻塞，即完成所有的swap文件加載后才會相應。這種策略在客戶端的數量較 小，進行批量操作的時候比較合適。但是如果將Redis應用在一個大型的網站應用程序中，這顯然是無法滿足大并發的情況的。所以Redis運行我們設置 I/O線程池的大小，對需要從swap文件中加載相應數據的讀取請求進行并發操作，減少阻塞的時間。

redis、memcache、mongoDB 對比

從以下幾個維度，對redis、memcache、mongoDB 做了對比，歡迎拍磚

1、性能

都比較高，性能對我們來說應該都不是瓶頸

總體來講，TPS方面redis和memcache差不多，要大于mongodb

2、操作的便利性

memcache數據結構單一

redis豐富一些，數據操作方面，redis更好一些，較少的網絡IO次數

mongodb支持豐富的數據表達，索引，最類似關系型數據庫，支持的查詢語言非常豐富

3、內存空間的大小和數據量的大小

redis在2.0版本后增加了自己的VM特性，突破物理內存的限制；可以對key value設置過期時間（類似memcache）

memcache可以修改最大可用內存,采用LRU算法

mongoDB適合大數據量的存儲，依賴操作系統VM做內存管理，吃內存也比較厲害，服務不要和別的服務在一起

4、可用性（單點問題）

對于單點問題，

redis，依賴客戶端來實現分布式讀寫；主從復制時，每次從節點重新連接主節點都要依賴整個快照,無增量復制，因性能和效率問題，

所以單點問題比較復雜；不支持自動sharding,需要依賴程序設定一致hash 機制。

一種替代方案是，不用redis本身的復制機制，采用自己做主動復制（多份存儲），或者改成增量復制的方式（需要自己實現），一致性問題和性能的權衡

Memcache本身沒有數據冗余機制，也沒必要；對于故障預防，采用依賴成熟的hash或者環狀的算法，解決單點故障引起的抖動問題。

mongoDB支持master-slave,replicaset（內部采用paxos選舉算法，自動故障恢復）,auto sharding機制，對客戶端屏蔽了故障轉移和切分機制。

5、可靠性（持久化）

對于數據持久化和數據恢復，

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

memcache不支持，通常用在做緩存,提升性能；

MongoDB從1.8版本開始采用binlog方式支持持久化的可靠性

6、數據一致性（事務支持）

Memcache 在并發場景下，用cas保證一致性

redis事務支持比較弱，只能保證事務中的每個操作連續執行

mongoDB不支持事務

7、數據分析

mongoDB內置了數據分析的功能(mapreduce),其他不支持

8、應用場景

redis：數據量較小的更性能操作和運算上

memcache：用于在動態系統中減少數據庫負載，提升性能;做緩存，提高性能（適合讀多寫少，對于數據量比較大，可以采用sharding）

MongoDB:主要解決海量數據的訪問效率問題