相同點(diǎn)

都是基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，

不同點(diǎn)

1. Redis支持服務(wù)器端的數(shù)據(jù)操作：Redis相對(duì)memcached而言，擁有更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)操作。

2.?內(nèi)存使用效率對(duì)比：使用簡(jiǎn)單的key-value存儲(chǔ)的話(huà)，Memcached的內(nèi)存利用率更高，而如果Redis采用hash結(jié)構(gòu)來(lái)做key-value存儲(chǔ)，由于其組合式的壓縮，其內(nèi)存利用率會(huì)高于Memcached。

3. 性能對(duì)比：由于Redis只使用單核，而Memcached可以使用多核，所以平均每一個(gè)核上Redis在存儲(chǔ)小數(shù)據(jù)時(shí)比Memcached性能更高。而在100k以上的數(shù)據(jù)中，Memcached性能要高于Redis，雖然Redis最近也在存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)的性能上進(jìn)行優(yōu)化，但是比起Memcached，還是稍有遜色。

具體

1.數(shù)據(jù)類(lèi)型支持不同

與Memcached僅支持簡(jiǎn)單的key-value結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)記錄不同，Redis支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型要豐富得多。最為常用的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要由五種：String、Hash、List、Set和Sorted Set。Redis內(nèi)部使用一個(gè)redisObject對(duì)象來(lái)表示所有的key和value。redisObject最主要的信息：type代表一個(gè)value對(duì)象具體是何種數(shù)據(jù)類(lèi)型，encoding是不同數(shù)據(jù)類(lèi)型在redis內(nèi)部的存儲(chǔ)方式。

1）String

常用命令：set/get/decr/incr/mget等；

應(yīng)用場(chǎng)景：String是最常用的一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，普通的key/value存儲(chǔ)都可以歸為此類(lèi)；

實(shí)現(xiàn)方式：String在redis內(nèi)部存儲(chǔ)默認(rèn)就是一個(gè)字符串，被redisObject所引用，當(dāng)遇到incr、decr等操作時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成數(shù)值型進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)redisObject的encoding字段為int。

2）Hash

常用命令：hget/hset/hgetall等

應(yīng)用場(chǎng)景：我們要存儲(chǔ)一個(gè)用戶(hù)信息對(duì)象數(shù)據(jù)，其中包括用戶(hù)ID、用戶(hù)姓名、年齡和生日，通過(guò)用戶(hù)ID我們希望獲取該用戶(hù)的姓名或者年齡或者生日；

實(shí)現(xiàn)方式：Redis的Hash實(shí)際是內(nèi)部存儲(chǔ)的Value為一個(gè)HashMap，并提供了直接存取這個(gè)Map成員的接口。如圖所示，Key是用戶(hù)ID, value是一個(gè)Map。這個(gè)Map的key是成員的屬性名，value是屬性值。這樣對(duì)數(shù)據(jù)的修改和存取都可以直接通過(guò)其內(nèi)部Map的Key(Redis里稱(chēng)內(nèi)部Map的key為field), 也就是通過(guò) key(用戶(hù)ID) + field(屬性標(biāo)簽) 就可以操作對(duì)應(yīng)屬性數(shù)據(jù)。當(dāng)前HashMap的實(shí)現(xiàn)有兩種方式：當(dāng)HashMap的成員比較少時(shí)Redis為了節(jié)省內(nèi)存會(huì)采用類(lèi)似一維數(shù)組的方式來(lái)緊湊存儲(chǔ)，而不會(huì)采用真正的HashMap結(jié)構(gòu)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的value的redisObject的encoding為zipmap，當(dāng)成員數(shù)量增大時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成真正的HashMap,此時(shí)encoding為ht。

3）List

常用命令：lpush/rpush/lpop/rpop/lrange等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis list的應(yīng)用場(chǎng)景非常多，也是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，比如twitter的關(guān)注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)；

實(shí)現(xiàn)方式：Redis list的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過(guò)帶來(lái)了部分額外的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，Redis內(nèi)部的很多實(shí)現(xiàn)，包括發(fā)送緩沖隊(duì)列等也都是用的這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4）Set

常用命令：sadd/spop/smembers/sunion等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis set對(duì)外提供的功能與list類(lèi)似是一個(gè)列表的功能，特殊之處在于set是可以自動(dòng)排重的，當(dāng)你需要存儲(chǔ)一個(gè)列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，set是一個(gè)很好的選擇，并且set提供了判斷某個(gè)成員是否在一個(gè)set集合內(nèi)的重要接口，這個(gè)也是list所不能提供的；

實(shí)現(xiàn)方式：set 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是一個(gè) value永遠(yuǎn)為null的HashMap，實(shí)際就是通過(guò)計(jì)算hash的方式來(lái)快速排重的，這也是set能提供判斷一個(gè)成員是否在集合內(nèi)的原因。

5）Sorted Set

常用命令：zadd/zrange/zrem/zcard等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis sorted set的使用場(chǎng)景與set類(lèi)似，區(qū)別是set不是自動(dòng)有序的，而sorted set可以通過(guò)用戶(hù)額外提供一個(gè)優(yōu)先級(jí)(score)的參數(shù)來(lái)為成員排序，并且是插入有序的，即自動(dòng)排序。當(dāng)你需要一個(gè)有序的并且不重復(fù)的集合列表，那么可以選擇sorted set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如twitter 的public timeline可以以發(fā)表時(shí)間作為score來(lái)存儲(chǔ)，這樣獲取時(shí)就是自動(dòng)按時(shí)間排好序的。

實(shí)現(xiàn)方式：Redis sorted set的內(nèi)部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來(lái)保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和有序，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表里存放的是所有的成員，排序依據(jù)是HashMap里存的score,使用跳躍表的結(jié)構(gòu)可以獲得比較高的查找效率，并且在實(shí)現(xiàn)上比較簡(jiǎn)單。

2、內(nèi)存管理機(jī)制不同

在Redis中，并不是所有的數(shù)據(jù)都一直存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。這是和Memcached相比一個(gè)最大的區(qū)別。當(dāng)物理內(nèi)存用完時(shí)，Redis可以將一些很久沒(méi)用到的value交換到磁盤(pán)。Redis只會(huì)緩存所有的key的信息，如果Redis發(fā)現(xiàn)內(nèi)存的使用量超過(guò)了某一個(gè)閥值，將觸發(fā)swap的操作，Redis根據(jù)“swappability = age*log(size_in_memory)”計(jì)算出哪些key對(duì)應(yīng)的value需要swap到磁盤(pán)。然后再將這些key對(duì)應(yīng)的value持久化到磁盤(pán)中，同時(shí)在內(nèi)存中清除。這種特性使得Redis可以保持超過(guò)其機(jī)器本身內(nèi)存大小的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，機(jī)器本身的內(nèi)存必須要能夠保持所有的key，畢竟這些數(shù)據(jù)是不會(huì)進(jìn)行swap操作的。同時(shí)由于Redis將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)swap到磁盤(pán)中的時(shí)候，提供服務(wù)的主線(xiàn)程和進(jìn)行swap操作的子線(xiàn)程會(huì)共享這部分內(nèi)存，所以如果更新需要swap的數(shù)據(jù)，Redis將阻塞這個(gè)操作，直到子線(xiàn)程完成swap操作后才可以進(jìn)行修改。當(dāng)從Redis中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果讀取的key對(duì)應(yīng)的value不在內(nèi)存中，那么Redis就需要從swap文件中加載相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后再返回給請(qǐng)求方。 這里就存在一個(gè)I/O線(xiàn)程池的問(wèn)題。在默認(rèn)的情況下，Redis會(huì)出現(xiàn)阻塞，即完成所有的swap文件加載后才會(huì)相應(yīng)。這種策略在客戶(hù)端的數(shù)量較小，進(jìn)行批量操作的時(shí)候比較合適。但是如果將Redis應(yīng)用在一個(gè)大型的網(wǎng)站應(yīng)用程序中，這顯然是無(wú)法滿(mǎn)足大并發(fā)的情況的。所以Redis運(yùn)行我們?cè)O(shè)置I/O線(xiàn)程池的大小，對(duì)需要從swap文件中加載相應(yīng)數(shù)據(jù)的讀取請(qǐng)求進(jìn)行并發(fā)操作，減少阻塞的時(shí)間。

對(duì)于像Redis和Memcached這種基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，內(nèi)存管理的效率高低是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)C語(yǔ)言中的malloc/free函數(shù)是最常用的分配和釋放內(nèi)存的方法，但是這種方法存在著很大的缺陷：首先，對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)不匹配的malloc和free容易造成內(nèi)存泄露；其次頻繁調(diào)用會(huì)造成大量?jī)?nèi)存碎片無(wú)法回收重新利用，降低內(nèi)存利用率；最后作為系統(tǒng)調(diào)用，其系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般函數(shù)調(diào)用。所以，為了提高內(nèi)存的管理效率，高效的內(nèi)存管理方案都不會(huì)直接使用malloc/free調(diào)用。Redis和Memcached均使用了自身設(shè)計(jì)的內(nèi)存管理機(jī)制，但是實(shí)現(xiàn)方法存在很大的差異，下面將會(huì)對(duì)兩者的內(nèi)存管理機(jī)制分別進(jìn)行介紹。

Memcached默認(rèn)使用Slab Allocation機(jī)制管理內(nèi)存，其主要思想是按照預(yù)先規(guī)定的大小，將分配的內(nèi)存分割成特定長(zhǎng)度的塊以存儲(chǔ)相應(yīng)長(zhǎng)度的key-value數(shù)據(jù)記錄，以完全解決內(nèi)存碎片問(wèn)題。Slab Allocation機(jī)制只為存儲(chǔ)外部數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)所有的key-value數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在Slab Allocation系統(tǒng)里，而Memcached的其它內(nèi)存請(qǐng)求則通過(guò)普通的malloc/free來(lái)申請(qǐng)，因?yàn)檫@些請(qǐng)求的數(shù)量和頻率決定了它們不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能造成影響Slab Allocation的原理相當(dāng)簡(jiǎn)單。 如圖所示，它首先從操作系統(tǒng)申請(qǐng)一大塊內(nèi)存，并將其分割成各種尺寸的塊Chunk，并把尺寸相同的塊分成組Slab Class。其中，Chunk就是用來(lái)存儲(chǔ)key-value數(shù)據(jù)的最小單位。每個(gè)Slab Class的大小，可以在Memcached啟動(dòng)的時(shí)候通過(guò)制定Growth Factor來(lái)控制。假定圖中Growth Factor的取值為1.25，如果第一組Chunk的大小為88個(gè)字節(jié)，第二組Chunk的大小就為112個(gè)字節(jié)，依此類(lèi)推。

當(dāng)Memcached接收到客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)首先會(huì)根據(jù)收到數(shù)據(jù)的大小選擇一個(gè)最合適的Slab Class，然后通過(guò)查詢(xún)Memcached保存著的該Slab Class內(nèi)空閑Chunk的列表就可以找到一個(gè)可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的Chunk。當(dāng)一條數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)期或者丟棄時(shí)，該記錄所占用的Chunk就可以回收，重新添加到空閑列表中。

從以上過(guò)程我們可以看出Memcached的內(nèi)存管理制效率高，而且不會(huì)造成內(nèi)存碎片，但是它最大的缺點(diǎn)就是會(huì)導(dǎo)致空間浪費(fèi)。因?yàn)槊總€(gè)Chunk都分配了特定長(zhǎng)度的內(nèi)存空間，所以變長(zhǎng)數(shù)據(jù)無(wú)法充分利用這些空間。如圖 所示，將100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存到128個(gè)字節(jié)的Chunk中，剩余的28個(gè)字節(jié)就浪費(fèi)掉了。

Redis的內(nèi)存管理主要通過(guò)源碼中zmalloc.h和zmalloc.c兩個(gè)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Redis為了方便內(nèi)存的管理，在分配一塊內(nèi)存之后，會(huì)將這塊內(nèi)存的大小存入內(nèi)存塊的頭部。如圖所示，real_ptr是redis調(diào)用malloc后返回的指針。redis將內(nèi)存塊的大小size存入頭部，size所占據(jù)的內(nèi)存大小是已知的，為size_t類(lèi)型的長(zhǎng)度，然后返回ret_ptr。當(dāng)需要釋放內(nèi)存的時(shí)候，ret_ptr被傳給內(nèi)存管理程序。通過(guò)ret_ptr，程序可以很容易的算出real_ptr的值，然后將real_ptr傳給free釋放內(nèi)存。

Redis通過(guò)定義一個(gè)數(shù)組來(lái)記錄所有的內(nèi)存分配情況，這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度為ZMALLOC_MAX_ALLOC_STAT。數(shù)組的每一個(gè)元素代表當(dāng)前程序所分配的內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)，且內(nèi)存塊的大小為該元素的下標(biāo)。在源碼中，這個(gè)數(shù)組為zmalloc_allocations。zmalloc_allocations[16]代表已經(jīng)分配的長(zhǎng)度為16bytes的內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)。zmalloc.c中有一個(gè)靜態(tài)變量used_memory用來(lái)記錄當(dāng)前分配的內(nèi)存總大小。所以，總的來(lái)看，Redis采用的是包裝的mallc/free，相較于Memcached的內(nèi)存管理方法來(lái)說(shuō)，要簡(jiǎn)單很多。

3、數(shù)據(jù)持久化支持

Redis雖然是基于內(nèi)存的存儲(chǔ)系統(tǒng)，但是它本身是支持內(nèi)存數(shù)據(jù)的持久化的，而且提供兩種主要的持久化策略：RDB快照和AOF日志。而memcached是不支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化操作的。

區(qū)別總結(jié)如下

1、Redis和Memcache都是將數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，都是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)。不過(guò)memcache還可用于緩存其他東西，例如圖片、視頻等等；

2、Redis不僅僅支持簡(jiǎn)單的k/v類(lèi)型的數(shù)據(jù)，同時(shí)還提供list，set，hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)；

3、虛擬內(nèi)存--Redis當(dāng)物理內(nèi)存用完時(shí)，可以將一些很久沒(méi)用到的value 交換到磁盤(pán)；

4、過(guò)期策略--memcache在set時(shí)就指定，例如set key1 0 0 8,即永不過(guò)期。Redis可以通過(guò)例如expire 設(shè)定，例如expire name 10；

5、分布式--設(shè)定memcache集群，利用magent做一主多從;redis可以做一主多從。都可以一主一從；

6、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)安全--memcache掛掉后，數(shù)據(jù)沒(méi)了；redis可以定期保存到磁盤(pán)（持久化）；

7、災(zāi)難恢復(fù)--memcache掛掉后，數(shù)據(jù)不可恢復(fù); redis數(shù)據(jù)丟失后可以通過(guò)aof恢復(fù)；

8、Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份，即master-slave模式的數(shù)據(jù)備份；

9、應(yīng)用場(chǎng)景不一樣：Redis出來(lái)作為NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)使用外，還能用做消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩存等；Memcached適合于緩存SQL語(yǔ)句、數(shù)據(jù)集、用戶(hù)臨時(shí)性數(shù)據(jù)、延遲查詢(xún)數(shù)據(jù)和session等。