Redis是新兴的通用存储系统-为何Redis要比Memcached好用

GitHub版本地址: https://github.com/cncounter/translation/blob/master/tiemao_2014/Redis_beats_Memcached/Redis_beats_Memcached.md

副标题: Redis是新兴的通用存储系统,而Memcached仍有其适用领域

Memcached还是Redis? 在现代高性能Web应用中这一直是个争论不休的话题。在基于关系型数据库的Web应用需要提高性能时,使用缓存是绝大多数架构师的第一选择,自然，Memcached和Redis通常是优先选择。

共同特征

都是 key-value 形式的内存数据库
都是NoSQL家族的数据管理解决方案
都基于同样的key-value 数据模型
所有数据全部放在内存中(这也是适用于缓存的原因)
性能得分不分伯仲,包括数据吞吐量和延迟等指标
都是成熟的、广受开源项目欢迎的 key-value存储系统

Memcached最初在2003年由 Brad Fitzpatrick 为 LiveJournal网站开发。然后又用C语言重写了一遍(初版为Perl实现),并开放给公众使用,从此成为现代Web系统开发的基石。当前Memcached的发展方向是改进稳定性和性能优化,而不是添加新功能特性。

Redis于2009年由 Salvatore Sanfilippo 创建, 直到今天 Sanfilippo 依然是Redis的唯一开发者和代码维护者。 Redis也被称为 "Memcached增强版(Memcached on steroids)", 这一点也不令人惊讶, 因为 Redis 有一部分就是在 Memcached 的经验总结之上构建的的。 Redis比Memcached具有更多的功能特性,这使得它更灵活,更强大也更复杂。

Memcached和Redis被众多企业以及大量生产系统所采用, 支持各种语言开发的客户端,有丰富的SDK。事实上, 在上点规模的互联网Web开发语言中,基本上没有不支持Memcached或Redis的。

为什么Memcached和Redis如此流行? 不仅是其具有超高的性能,还因为相对来说他们都非常简单。对程序员来说上手使用Memcached或Redis相当容易。安装和设置并集成到系统中可能只需要几分钟时间。因此花费一点点时间和精力就能立刻大幅提升系统性能 —— 通常是提升一个数量级。一个简洁的解决方案却能获得巨大的性能收益: 这酸爽简直超乎你的想象。

Memcached 适用场景

因为Redis是新兴解决方案,提供了更多的功能特性,比起Memcached来说, Redis一般都是更好的选择。在两个特定场景下Memcached可能是更好的选择。

第一种是很细碎的静态数据,如HTML代码片段。 Memcached的内存管理不像Redis那么复杂,所以性能更高一些,原因是Memcached 的元数据metadata更小,相对来说额外开销就很少。 Memcached唯一支持的数据类型是字符串 String,非常适合缓存只读数据,因为字符串不需要额外的处理。

第二个场景,是Memcached比Redis更容易水平扩展。原因在于它的设计和和功能很简单,Memcached更容易扩展。消息显示, Redis在即将到来的3.0版(阅读CA版本发布笔记)将内置可靠的集群支持[但一直在跳票]。

Redis 用武之地

除非受环境制约(如遗留系统),或者业务符合上面的2种情况,否则你应该优先选择Redis。使用Redis作为缓存,通过调优缓存内容,系统效率能获得极其提升。

很明显Redis的优势在于缓存管理。缓存通过某种数据回收机制(data eviction mechanism)在必要时将旧数据从内存中删除,为新数据腾出空间。 Memcached的数据回收机制使用LRU(Least Recently Used,最近最少使用)算法,同时优先清除与新数据大小差不多的旧数据块。相比之下,Redis允许细粒度控制过期缓存,有6种不同的策略可供选择。 Redis还采用了一些更复杂的内存管理方法和回收策略。

Redis对缓存的对象提供更大的灵活性。而Memcached限制 key 为250字节,限制 value 为1 MB,且只能通过纯文本String通信. Redis的 key 和 value 大小限制都是512 MB,是二进制安全的【即不丢数据,与编码无关】。 Redis提供6种数据类型,使缓存以及管理缓存变得更加智能和方便,为应用程序开发者打开了一个无限可能的世界。

相比将对象序列化后通过字符串存储, Redis 通过 Hash来存储一个对象的字段和值,并可以通过单个key来管理它们。

看看用Memcached更新一个对象需要干什么:

获取整个字符串
反序列化为对象
修改其中的值
再次序列化该对象
在缓存中将整个字符串替换为新字符串

并且每次更新都要干这些破事。

而使用Redis Hash的方式, 可以大幅度降低资源消耗并提高性能。 Redis的其他数据类型,如List 或者 Set,可用来实现更复杂的缓存管理模式。

Redis的另一个重大优点是其存储的数据是不透明的,这意味着在服务器端可以直接操纵这些数据。 160多个命令中的大部分都可以用来进行数据操作, 所以通过服务端脚本调用进行数据处理成为现实。这些内置命令和用户脚本可以让你直接灵活地处理数据任务,而无需通过网络将数据传输给另一个系统进行处理。

Redis提供了可选/可调整的数据持久化, 目的是为了在崩溃/重启后可以快速加载缓存。虽然我们一般认为缓存中的数据是不稳定,瞬时的, 但在缓存系统中将数据持久化到磁盘还是很有价值的。在重启后立即加载预热的方式耗时很短, 而且减轻了主数据库系统的开销。

最后, Redis提供主从复制(replication)。 Replication 可用于实现高可用的cache系统,允许某些服务器宕机的情况下也能提供不间断的服务。假设要求在某台缓存服务器崩溃时, 只有少部分用户和程序在短时间内受影响, 大多数情况下就需要有一个行之有效的解决方案,来保证缓存内容和服务的可用性。

当今开源软件一直在提供最佳的实用技术方案。需要使用缓存来提高应用系统性能时,Redis和Memcached是最佳的产品级解决方案。但考虑到其丰富的功能和先进的设计,绝大多数时候Redis都应该是你的第一选择。

作者简介: Itamar Haber (@itamarhaber) 是 Redis Labs的首席开发人员, 该企业为开发人员提供完全托管的Memcached和Redis云服务。具有多年软件产品研发经验,曾在 Xeround, Etagon, Amicada, and M.N.S Ltd.担任管理和领导职位. Itamar 获得 Northwestern and Tel-Aviv Universitiesd 的Kellogg-Recanati工商管理硕士, 以及 Science in Computer Science 学士。