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Memcached、Redis和MongoDB的区别

一、Memcached

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来减少读取数据库的次数,从而提供动态、数据库驱动网站的速度。Memcached基于一个存储键/值对的hashmap。

端口(11211)

Memcached的优点:
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。

Memcached的局限性:
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。

应用场景:

1.分布式应该,

2.数据库前段缓存,

3.服务器间数据共享。

二、Redis

Redis是一个开源(BSD许可),内存存储的数据结构服务器,可用作数据库,高速缓存和消息队列代理。

端口(6379)

Redis的优点:
支持多种数据结构,包括string(字符串)、 list(链表)、set(集合)和zset(有序集合)。这些数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作,而且这些操作都是原子性的。
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。

Redis的局限性:
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。

Mc和Redis都是Key-Value类型,不适合在不同数据集之间建立关系,也不适合进行查询搜索。比如redis的keys pattern这种匹配操作,对redis的性能是灾难。

应用场景:

1.配合关系型数据库做高速缓存

2.缓存高频次数据,降低数据库io

3.分布式架构,做session共享

三、mongoDB

mongoDB 是一种文档性的数据库。先解释一下文档的数据库,即可以存放xml、json、bson类型系那个的数据。

这些数据具备自述性(self-describing),呈现分层的树状数据结构。redis可以用hash存放简单关系型数据。

mongoDB 存放json格式数据。

端口(27017)

适合场景:事件记录、内容管理或者博客平台,比如评论系统。

1.mongodb持久化原理

mongodb与mysql不同,mysql的每一次更新操作都会直接写入硬盘,但是mongo不会,做为内存型数据库,数据操作会先写入内存,然后再会持久化到硬盘中去,那么mongo是如何持久化的呢
mongodb在启动时,专门初始化一个线程不断循环(除非应用crash掉),用于在一定时间周期内来从defer队列中获取要持久化的数据并写入到磁盘的journal(日志)和mongofile(数据)处,当然因为它不是在用户添加记录时就写到磁盘上,所以按mongodb开发者说,它不会造成性能上的损耗,因为看过代码发现,当进行CUD操作时,记录(Record类型)都被放入到defer队列中以供延时批量(groupcommit)提交写入,但相信其中时间周期参数是个要认真考量的参数,系统为90毫秒,如果该值更低的话,可能会造成频繁磁盘操作,过高又会造成系统宕机时数据丢失过。

MongoDB的数据文件很大
MongoDB采用的预分配空间的方式来防止文件碎片

从以下几个维度,对redis、memcache、mongoDB 做了对比

1.性能上:     

性能上都很出色,具体到细节,由于Redis只使用单核,而Memcached可以使用多核,所以平均每一个核上Redis在存储小数据时比Memcached性能更高。而在100k以上的数据中,Memcached性能要高于Redis,虽然Redis最近也在存储大数据的性能上进行优化,但是比起 Memcached,还是稍有逊色。前两者性能差不多,大于 Mongodb。

 2.内存空间和数据量大小:     

MemCached可以修改最大内存,采用LRU算法。

Redis增加了VM的特性,突破了物理内存的限制。   

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 

3.操作便利上:     

MemCached数据结构单一,仅用来缓存数据

Redis支持更加丰富的数据类型,也可以在服务器端直接对数据进行丰富的操作,这样可以减少网络IO次数和数据体积。   

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。 

4.可靠性上:     

MemCached不支持数据持久化,断电或重启后数据消失,但其稳定性是有保证的。

Redis支持数据持久化和数据恢复,允许单点故障,但是同时也会付出性能的代价。   

MongoDB 从 1.8 版本开始采用 binlog 方式支持持久化的可靠性。 

5.应用场景:     

Memcached:动态系统中减轻数据库负载,提升性能;做缓存,适合多读少写,大数据量的情况(如人人网大量查询用户信息、好友信息、文章信息等)。

Redis:适用于对读写效率要求都很高,数据处理业务复杂和对安全性要求较高的系统(如新浪微博的计数和微博发布部分系统,对数据安全性、读写要求都很高)。  

MongoDB:主要解决海量数据的访问效率问题。

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