Nosql簡介 Redis，Memchche,MongoDb的區別

本篇文章主要介紹Nosql的一些東西，以及Nosql中比較火的三個數據庫Redis、Memchache、MongoDb和他們之間的區別。如下是本文章的閱讀目錄

1.Nosql簡介

2.Nosql的特色和關係型數據庫的區別

3.Redis，Memcache，MongoDb的特色與區別

4.參考文章

Nosql介紹

Nosql的全稱是Not Only Sql，這個概念早起就有人提出，在09年的時候比較火。Nosql指的是非關係型數據庫，而咱們經常使用的都是關係型數據庫。就像咱們經常使用的mysql，sqlserver同樣，這些數據庫通常用來存儲重要信息，應對普通的業務是沒有問題的。可是，隨着互聯網的高速發展，傳統的關係型數據庫在應付超大規模，超大流量以及高併發的時候力不從心。而就在這個時候，Nosql獲得的告訴的發展。

Nosql和關係型數據庫的區別

1.存儲方式

關係型數據庫是表格式的，所以存儲在表的行和列中。他們之間很容易關聯協做存儲，提取數據很方便。而Nosql數據庫則與其相反，他是大塊的組合在一塊兒。一般存儲在數據集中，就像文檔、鍵值對或者圖結構。

2.存儲結構

關係型數據庫對應的是結構化數據，數據表都預先定義告終構（列的定義），結構描述了數據的形式和內容。這一點對數據建模相當重要，雖然預約義結構帶來了可靠性和穩定性，可是修改這些數據比較困難。而Nosql數據庫基於動態結構，使用與非結構化數據。由於Nosql數據庫是動態結構，能夠很容易適應數據類型和結構的變化。

3.存儲規範

關係型數據庫的數據存儲爲了更高的規範性，把數據分割爲最小的關係表以免重複，得到精簡的空間利用。雖然管理起來很清晰，可是單個操做設計到多張表的時候，數據管理就顯得有點麻煩。而Nosql數據存儲在平面數據集中，數據常常可能會重複。單個數據庫不多被分隔開，而是存儲成了一個總體，這樣整塊數據更加便於讀寫

4.存儲擴展

這多是二者之間最大的區別，關係型數據庫是縱向擴展，也就是說想要提升處理能力，要使用速度更快的計算機。由於數據存儲在關係表中，操做的性能瓶頸可能涉及到多個表，須要經過提高計算機性能來克服。雖然有很大的擴展空間，可是最終會達到縱向擴展的上限。而Nosql數據庫是橫向擴展的，它的存儲自然就是分佈式的，能夠經過給資源池添加更多的普通數據庫服務器來分擔負載。

5.查詢方式

關係型數據庫經過結構化查詢語言來操做數據庫（就是咱們一般說的SQL）。SQL支持數據庫CURD操做的功能很是強大，是業界的標準用法。而Nosql查詢以塊爲單元操做數據，使用的是非結構化查詢語言（UnQl），它是沒有標準的。關係型數據庫表中主鍵的概念對應Nosql中存儲文檔的ID。關係型數據庫使用預約義優化方式（好比索引）來加快查詢操做，而Nosql更簡單更精確的數據訪問模式。

6.事務

關係型數據庫遵循ACID規則（原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)），而Nosql數據庫遵循BASE原則（基本可用（Basically Availble）、軟/柔性事務（Soft-state ）、最終一致性（Eventual Consistency））。因爲關係型數據庫的數據強一致性，因此對事務的支持很好。關係型數據庫支持對事務原子性細粒度控制，而且易於回滾事務。而Nosql數據庫是在CAP（一致性、可用性、分區容忍度）中任選兩項，由於基於節點的分佈式系統中，很難所有知足，因此對事務的支持不是很好，雖然也可使用事務，可是並非Nosql的閃光點。

7.性能

關係型數據庫爲了維護數據的一致性付出了巨大的代價，讀寫性能比較差。在面對高併發讀寫性能很是差，面對海量數據的時候效率很是低。而Nosql存儲的格式都是key-value類型的，而且存儲在內存中，很是容易存儲，並且對於數據的 一致性是 弱要求。Nosql無需sql的解析，提升了讀寫性能。

8.受權方式

關係型數據庫一般有SQL Server，Mysql，Oracle。主流的Nosql數據庫有redis，memcache，MongoDb。大多數的關係型數據庫都是付費的而且價格昂貴，成本較大，而Nosql數據庫一般都是開源的。

Redis，Memcache，MongoDb的特色與區別

Redis

優勢

1.支持多種數據結構，如 string（字符串）、 list(雙向鏈表)、dict(hash表)、set(集合）、zset(排序set)、hyperloglog（基數估算）
2.支持持久化操做，能夠進行aof及rdb數據持久化到磁盤，從而進行數據備份或數據恢復等操做，較好的防止數據丟失　　的手段。
3.支持經過Replication進行數據複製，經過master-slave機制，能夠實時進行數據的同步複製，支持多級複製和增量複製，master-slave機制是Redis進行HA的重要手段。
4.單線程請求，全部命令串行執行，併發狀況下不須要考慮數據一致性問題。
5.支持pub/sub消息訂閱機制，能夠用來進行消息訂閱與通知。
6.支持簡單的事務需求，但業界使用場景不多，並不成熟。

缺點

1.Redis只能使用單線程，性能受限於CPU性能，故單實例CPU最高才可能達到5-6wQPS每秒（取決於數據結構，數據大小以及服務器硬件性能，平常環境中QPS高峯大約在1-2w左右）。
2.支持簡單的事務需求，但業界使用場景不多，並不成熟，既是優勢也是缺點。
3.Redis在string類型上會消耗較多內存，可使用dict（hash表）壓縮存儲以下降內存耗用。

Memcache

優勢

1.Memcached能夠利用多核優點，單實例吞吐量極高，能夠達到幾十萬QPS（取決於key、value的字節大小以及服務器硬件性能，平常環境中QPS高峯大約在4-6w左右）。適用於最大程度扛量。
2.支持直接配置爲session handle。

缺點

1只支持簡單的key/value數據結構，不像Redis能夠支持豐富的數據類型。
2.沒法進行持久化，數據不能備份，只能用於緩存使用，且重啓後數據所有丟失。
3.沒法進行數據同步，不能將MC中的數據遷移到其餘MC實例中。
4.Memcached內存分配採用Slab Allocation機制管理內存，value大小分佈差別較大時會形成內存利用率下降，並引起低利用率時依然出現踢出等問題。須要用戶注重value設計。

MongoDB

優勢

1.更高的寫負載，MongoDB擁有更高的插入速度。
2.處理很大的規模的單表，當數據表太大的時候能夠很容易的分割表。
3.高可用性，設置M-S不只方便並且很快，MongoDB還能夠快速、安全及自動化的實現節點（數據中心）故障轉移。
4.快速的查詢，MongoDB支持二維空間索引，好比管道，所以能夠快速及精確的從指定位置獲取數據。MongoDB在啓動後會將數據庫中的數據以文件映射的方式加載到內存中。若是內存資源至關豐富的話，這將極大地提升數據庫的查詢速度。
5.非結構化數據的爆發增加，增長列在有些狀況下可能鎖定整個數據庫，或者增長負載從而致使性能降低，因爲MongoDB的弱數據結構模式，添加1個新字段不會對舊錶格有任何影響，整個過程會很是快速。

缺點

1.不支持事務。
2.MongoDB佔用空間過大 。
3.MongoDB沒有成熟的維護工具。

Redis、Memcache和MongoDB的區別

1.性能

三者的性能都比較高，總的來說：Memcache和Redis差很少，要高於MongoDB。

2.便利性

memcache數據結構單一。
redis豐富一些，數據操做方面，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，最相似關係型數據庫，支持的查詢語言很是豐富。

3,存儲空間

redis在2.0版本後增長了本身的VM特性，突破物理內存的限制；能夠對key value設置過時時間（相似memcache）。
memcache能夠修改最大可用內存,採用LRU算法。
mongoDB適合大數據量的存儲，依賴操做系統VM作內存管理，吃內存也比較厲害，服務不要和別的服務在一塊兒。

4.可用性

redis，依賴客戶端來實現分佈式讀寫；主從複製時，每次從節點從新鏈接主節點都要依賴整個快照,無增量複製，因性能和效率問題，因此單點問題比較複雜；不支持自動sharding,須要依賴程序設定一致hash 機制。一種替代方案是，不用redis自己的複製機制，採用本身作主動複製（多份存儲），或者改爲增量複製的方式（須要本身實現），一致性問題和性能的權衡。
Memcache自己沒有數據冗餘機制，也不必；對於故障預防，採用依賴成熟的hash或者環狀的算法，解決單點故障引發的抖動問題。
mongoDB支持master-slave,replicaset（內部採用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

redis支持（快照、AOF）：依賴快照進行持久化，aof加強了可靠性的同時，對性能有所影響。
memcache不支持，一般用在作緩存,提高性能。
MongoDB從1.8版本開始採用binlog方式支持持久化的可靠性。

6.一致性

Memcache 在併發場景下，用cas保證一致性。
redis事務支持比較弱，只能保證事務中的每一個操做連續執行。
mongoDB不支持事務。

7.數據分析

mongoDB內置了數據分析的功能(mapreduce),其餘二者不支持。

8.應用場景

redis：數據量較小的更性能操做和運算上。
memcache：用於在動態系統中減小數據庫負載，提高性能;作緩存，提升性能（適合讀多寫少，對於數據量比較大，能夠採用sharding）。
MongoDB：主要解決海量數據的訪問效率問題。

參考文章

Redis、Memcache和MongoDB的區別