Memcached 及 Redis 架构分析和比较

Memcached和Redis作为两种Inmemory的key-value数据库,在设计和思想方面有着很多共通的地方,功能和应用方面在很多场合下(作为分布式缓存服务器使用等) 也很相似,在这里把两者放在一起做一下对比的介绍

基本架构和思想

首先简单介绍一下两者的架构和设计思路

Memcached

Memcached采用客户端-服务器的架构,客户端和服务器端的通讯使用自定义的协议标准,只要满足协议格式要求,客户端Library可以用任何语言实现。

从用户的角度来说,服务器维护了一个键-值关系的数据表,服务器之间相互独立,互相之间不共享数据也不做任何通讯操作。客户端需要知道所有的服务器,并自行负责管理数据在各个服务器间的分配。

在服务器端,内部的数据存储,使用基于Slab的内存管理方式,有利于减少内存碎片和频繁分配销毁内存所带来的开销。各个Slab按需动态分配一个page的内存(和4Kpage的概念不同,这里默认page为1M),page内部按照不同slab class的尺寸再划分为内存chunk供服务器存储KV键值对使用

Memcached 及 Redis 架构分析和比较

Memcached的基本应用模型如下图所示

Memcached 及 Redis 架构分析和比较

Redis

Redis的基本应用模式和上图memcached的基本相似,不难发现网上到处都是关于redis是否可以完全替代memcached使用的问题

Redis内部的数据结构最终也会落实到key-Value对应的形式,不过从暴露给用户的数据结构来看,要比memcached丰富,除了标准的通常意义的键值对,Redis还支持List,Set, Hashes,Sorted Set等数据结构

基本命令

Memcached的命令或者说通讯协议非常简单,Server所支持的命令基本就是对特定key的添加,删除,替换,原子更新,读取等,具体包括 Set, Get, Add, Replace, Append, Inc/Dec 等等

Memcached的通讯协议包括文本格式和二进制格式,用于满足简单网络客户端工具(如telnet)和对性能要求更高的客户端的不同需求

Redis的命令在KV(String类型)上提供与Memcached类似的基本操作,在其它数据结构上也支持基本类似的操作(当然还有这些数据结构所特有的操作,如Set的union,List的pop等)而支持更多的数据结构,在一定程度上也就意味着更加广泛的应用场合

除了多种数据结构的支持,Redis相比Memcached还提供了许多额外的特性,比如Subscribe/publish命令,以支持发布/订阅模式这样的通知机制等等,这些额外的特性同样有助于拓展它的应用场景

Redis的客户端-服务器通讯协议完全采用文本格式(在将来可能的服务器间通讯会采用二进制格式)

事务

redis通过Multi / Watch /Exec等命令可以支持事务的概念,原子性的执行一批命令。在2.6以后的版本中由于添加了对Script脚本的支持,而脚本固有的是以transaction事务的方式执行的,并且更加易于使用,所以不排除将来取消Multi等命令接口的可能性

Memcached的应用模式中,除了increment/decrement这样的原子操作命令,不存在对事务的支持

数据备份,有效性,持久化等

memcached不保证存储的数据的有效性,Slab内部基于LRU也会自动淘汰旧数据,客户端不能假设数据在服务器端的当前状态,这应该说是Memcached的Feature设定,用户不必太多关心或者自己管理数据的淘汰更新工作,当然是否适合你的应用,取决于具体的需求,它也可能成为你需要精确自行控制Cache生命周期的一个障碍

Memcached也不做数据的持久化工作,但是有许多基于memcached协议的项目实现了数据的持久化,例如memcacheDB使用BerkeleyDB进行数据存储,但本质上它已经不是一个Cache Server,而只是一个兼容Memcached的协议key-valueData Store了

Redis可以以master-slave的方式配置服务器,Slave节点对数据进行replica备份,Slave节点也可以充当Read only的节点分担数据读取的工作

Redis内建支持两种持久化方案,snapshot快照和AOF 增量Log方式。快照顾名思义就是隔一段时间将完整的数据Dump下来存储在文件中。AOF增量Log则是记录对数据的修改操作(实际上记录的就是每个对数据产生修改的命令本身),两种方案可以并存,也各有优缺点,具体参见 http://redis.io/topics/persistence

以上Redis的数据备份持久化方案等,如果不需要,为了提高性能,也完全可以Disable

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