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(shù)據(jù)庫Redis、Memchache、MongoDb和他們之間的區(qū)別。

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(guān)系型數(shù)據(jù)庫，而我們常用的都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。就像我們常用的mysql，sqlserver一樣，這些數(shù)據(jù)庫一般用來存儲重要信息，應(yīng)對普通的業(yè)務(wù)是沒有問題的。但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付超大規(guī)模，超大流量以及高并發(fā)的時候力不從心。而就在這個時候，Nosql得到的告訴的發(fā)展。

Nosql和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的區(qū)別

1.存儲方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是表格式的，因此存儲在表的行和列中。他們之間很容易關(guān)聯(lián)協(xié)作存儲，提取數(shù)據(jù)很方便。而Nosql數(shù)據(jù)庫則與其相反，他是大塊的組合在一起。通常存儲在數(shù)據(jù)集中，就像文檔、鍵值對或者圖結(jié)構(gòu)。

2.存儲結(jié)構(gòu)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表都預先定義了結(jié)構(gòu)（列的定義），結(jié)構(gòu)描述了數(shù)據(jù)的形式和內(nèi)容。這一點對數(shù)據(jù)建模至關(guān)重要，雖然預定義結(jié)構(gòu)帶來了可靠性和穩(wěn)定性，但是修改這些數(shù)據(jù)比較困難。而Nosql數(shù)據(jù)庫基于動態(tài)結(jié)構(gòu)，使用與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。因為Nosql數(shù)據(jù)庫是動態(tài)結(jié)構(gòu)，可以很容易適應(yīng)數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)的變化。

3.存儲規(guī)范

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲為了更高的規(guī)范性，把數(shù)據(jù)分割為最小的關(guān)系表以避免重復，獲得精簡的空間利用。雖然管理起來很清晰，但是單個操作設(shè)計到多張表的時候，數(shù)據(jù)管理就顯得有點麻煩。而Nosql數(shù)據(jù)存儲在平面數(shù)據(jù)集中，數(shù)據(jù)經(jīng)?？赡軙貜汀蝹€數(shù)據(jù)庫很少被分隔開，而是存儲成了一個整體，這樣整塊數(shù)據(jù)更加便于讀寫。

4.存儲擴展

這可能是兩者之間最大的區(qū)別，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是縱向擴展，也就是說想要提高處理能力，要使用速度更快的計算機。因為數(shù)據(jù)存儲在關(guān)系表中，操作的性能瓶頸可能涉及到多個表，需要通過提升計算機性能來克服。雖然有很大的擴展空間，但是最終會達到縱向擴展的上限。而Nosql數(shù)據(jù)庫是橫向擴展的，它的存儲天然就是分布式的，可以通過給資源池添加更多的普通數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來分擔負載。

5.查詢方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通過結(jié)構(gòu)化查詢語言來操作數(shù)據(jù)庫（就是我們通常說的SQL）。SQL支持數(shù)據(jù)庫CURD操作的功能非常強大，是業(yè)界的標準用法。而Nosql查詢以塊為單元操作數(shù)據(jù)，使用的是非結(jié)構(gòu)化查詢語言（UnQl），它是沒有標準的。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫表中主鍵的概念對應(yīng)Nosql中存儲文檔的ID。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫使用預定義優(yōu)化方式（比如索引）來加快查詢操作，而Nosql更簡單更精確的數(shù)據(jù)訪問模式。

6.事務(wù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫遵循ACID規(guī)則（原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)），而Nosql數(shù)據(jù)庫遵循BASE原則（基本可用（Basically Availble）、軟/柔性事務(wù)（Soft-state ）、最終一致性（Eventual Consistency））。由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)強一致性，所以對事務(wù)的支持很好。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫支持對事務(wù)原子性細粒度控制，并且易于回滾事務(wù)。而Nosql數(shù)據(jù)庫是在CAP（一致性、可用性、分區(qū)容忍度）中任選兩項，因為基于節(jié)點的分布式系統(tǒng)中，很難全部滿足，所以對事務(wù)的支持不是很好，雖然也可以使用事務(wù)，但是并不是Nosql的閃光點。

7.性能

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為了維護數(shù)據(jù)的一致性付出了巨大的代價，讀寫性能比較差。在面對高并發(fā)讀寫性能非常差，面對海量數(shù)據(jù)的時候效率非常低。而Nosql存儲的格式都是key-value類型的，并且存儲在內(nèi)存中，非常容易存儲，而且對于數(shù)據(jù)的 一致性是 弱要求。Nosql無需sql的解析，提高了讀寫性能。

8.授權(quán)方式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常有SQL Server，Mysql，Oracle。主流的Nosql數(shù)據(jù)庫有redis，memcache，MongoDb。大多數(shù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是付費的并且價格昂貴，成本較大，而Nosql數(shù)據(jù)庫通常都是開源的。

Redis，Memcache，MongoDb的特點與區(qū)別

Redis

優(yōu)點

支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如 string（字符串）、 list(雙向鏈表)、dict(hash表)、set(集合）、zset(排序set)、hyperloglog（基數(shù)估算）

支持持久化操作，可以進行aof及rdb數(shù)據(jù)持久化到磁盤，從而進行數(shù)據(jù)備份或數(shù)據(jù)恢復等操作，較好的防止數(shù)據(jù)丟失　　的手段。

支持通過Replication進行數(shù)據(jù)復制，通過master-slave機制，可以實時進行數(shù)據(jù)的同步復制，支持多級復制和增量復制，master-slave機制是Redis進行HA的重要手段。

單線程請求，所有命令串行執(zhí)行，并發(fā)情況下不需要考慮數(shù)據(jù)一致性問題。

支持pub/sub消息訂閱機制，可以用來進行消息訂閱與通知。

支持簡單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場景很少，并不成熟。

缺點

Redis只能使用單線程，性能受限于CPU性能，故單實例CPU最高才可能達到5-6wQPS每秒（取決于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)大小以及服務(wù)器硬件性能，日常環(huán)境中QPS高峰大約在1-2w左右）。

支持簡單的事務(wù)需求，但業(yè)界使用場景很少，并不成熟，既是優(yōu)點也是缺點。

Redis在string類型上會消耗較多內(nèi)存，可以使用dict（hash表）壓縮存儲以降低內(nèi)存耗用。

Memcache

優(yōu)點

Memcached可以利用多核優(yōu)勢，單實例吞吐量極高，可以達到幾十萬QPS（取決于key、value的字節(jié)大小以及服務(wù)器硬件性能，日常環(huán)境中QPS高峰大約在4-6w左右）。適用于最大程度扛量。

支持直接配置為session handle。

缺點

只支持簡單的key/value數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不像Redis可以支持豐富的數(shù)據(jù)類型。

無法進行持久化，數(shù)據(jù)不能備份，只能用于緩存使用，且重啟后數(shù)據(jù)全部丟失。

無法進行數(shù)據(jù)同步，不能將MC中的數(shù)據(jù)遷移到其他MC實例中。

Memcached內(nèi)存分配采用Slab Allocation機制管理內(nèi)存，value大小分布差異較大時會造成內(nèi)存利用率降低，并引發(fā)低利用率時依然出現(xiàn)踢出等問題。需要用戶注重value設(shè)計。

MongoDB

優(yōu)點

更高的寫負載，MongoDB擁有更高的插入速度。

處理很大的規(guī)模的單表，當數(shù)據(jù)表太大的時候可以很容易的分割表。

高可用性，設(shè)置M-S不僅方便而且很快，MongoDB還可以快速、安全及自動化的實現(xiàn)節(jié)點（數(shù)據(jù)中心）故障轉(zhuǎn)移。

快速的查詢，MongoDB支持二維空間索引，比如管道，因此可以快速及精確的從指定位置獲取數(shù)據(jù)。MongoDB在啟動后會將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以文件映射的方式加載到內(nèi)存中。如果內(nèi)存資源相當豐富的話，這將極大地提高數(shù)據(jù)庫的查詢速度。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長，增加列在有些情況下可能鎖定整個數(shù)據(jù)庫，或者增加負載從而導致性能下降，由于MongoDB的弱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，添加1個新字段不會對舊表格有任何影響，整個過程會非?？焖?。

缺點

不支持事務(wù)。

MongoDB占用空間過大 。

MongoDB沒有成熟的維護工具。

Redis、Memcache和MongoDB的區(qū)別

1. 性能

三者的性能都比較高，總的來講：Memcache和Redis差不多，要高于MongoDB。

2. 便利性

memcache數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一。

redis豐富一些，數(shù)據(jù)操作方面，redis更好一些，較少的網(wǎng)絡(luò)IO次數(shù)。

mongodb支持豐富的數(shù)據(jù)表達，索引，最類似關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，支持的查詢語言非常豐富。

3. 存儲空間

redis在2.0版本后增加了自己的VM特性，突破物理內(nèi)存的限制；可以對key value設(shè)置過期時間（類似memcache）。

memcache可以修改最大可用內(nèi)存,采用LRU算法。

mongoDB適合大數(shù)據(jù)量的存儲，依賴操作系統(tǒng)VM做內(nèi)存管理，吃內(nèi)存也比較厲害，服務(wù)不要和別的服務(wù)在一起。

4. 可用性

redis，依賴客戶端來實現(xiàn)分布式讀寫；主從復制時，每次從節(jié)點重新連接主節(jié)點都要依賴整個快照,無增量復制，因性能和效率問題，所以單點問題比較復雜；不支持自動sharding,需要依賴程序設(shè)定一致hash 機制。一種替代方案是，不用redis本身的復制機制，采用自己做主動復制（多份存儲），或者改成增量復制的方式（需要自己實現(xiàn)），一致性問題和性能的權(quán)衡。

Memcache本身沒有數(shù)據(jù)冗余機制，也沒必要；對于故障預防，采用依賴成熟的hash或者環(huán)狀的算法，解決單點故障引起的抖動問題。

mongoDB支持master-slave,replicaset（內(nèi)部采用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(zhuǎn)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增強了可靠性的同時，對性能有所影響。

memcache不支持，通常用在做緩存,提升性能。

MongoDB從1.8版本開始采用binlog方式支持持久化的可靠性。

6. 一致性

Memcache 在并發(fā)場景下，用cas保證一致性。

redis事務(wù)支持比較弱，只能保證事務(wù)中的每個操作連續(xù)執(zhí)行。

mongoDB不支持事務(wù)。

7. 數(shù)據(jù)分析

mongoDB內(nèi)置了數(shù)據(jù)分析的功能(mapreduce),其他兩者不支持。

8. 應(yīng)用場景

redis：數(shù)據(jù)量較小的更性能操作和運算上。

memcache：用于在動態(tài)系統(tǒng)中減少數(shù)據(jù)庫負載，提升性能;做緩存，提高性能（適合讀多寫少，對于數(shù)據(jù)量比較大，可以采用sharding）。

MongoDB:主要解決海量數(shù)據(jù)的訪問效率問題。

原文：http://www.cnblogs.com/lina520/p/7919551.html