缓存使用中Redis,Memcached的共性和差异分析

 

 

     在各大互联网项目的业务场景中，Redis和Memcached都已经是必不可少的高并发场景缓存应用解决方案，本文将从为什么要用redis,memcached和什么时候使用Redis,什么时候使用Memcached两个角度来分析。

     一.为什么要用Redis,Memcached。

         随着互联网产品技术的不断纵深发展，数据存储方案主要分为了两个方向，持久存储和临时存储(缓存)。

         作为持久存储的解决方案，现在当属Mysql大行其道，高大上的阿里再不缺钱，也开始在好几年前去IOE，不花冤枉钱，完成向开源产品Mysql的迁移，虽然最近又在开始大部分项目迁往自研的oceanbase，腾讯，百度，新浪，微博也是绝大部分核心产品基于Mysql，核心服务几乎都只相信Mysql，当然大家都有对官方发布的mysql版本有一定的优化和改进，只有部分大数据产品，对可靠性没有100%要求的敢于使用Hbase这种大数据存储系统。像Mongodb这种 NOSQL产品的代表，由于其许多方面还具有不可靠性，几乎还没听说有大型商业项目有对其敢作为核心服务数据库使用，总之一句话，在无论大中小的互联网项目中，Mysql几乎都是一切首选的数据库管理系统。

         但是单个实例的Mysql，能够负载的量级几乎都是qps千级已是极限，在高并发场景，依靠一直堆服务器总不是长久之道，并且在突然的峰值，sql响应延迟，实例升缩扩展都是远水不解近火，在这种场景下，缓存服务应运而生，经过各种项目实践验证，若项目其他业务模块没有瓶颈，单个实例下Redis,Memcached在qps 10万级都能表现良好，部署分布式缓存服务，几乎微博，微信这种量级的产品，核心服务响应峰值百万甚至更高量级请求处理也不是难事。

 

      二.什么时候使用Redis,什么时候使用Memcached。

           要明白各自的使用场景，就要先知道他们的共同点和差异点。

           共同点:

          1.Memcached与Redis都属于内存内、键值数据存储方案,都是nosql数据库中的杰出代表。

          2.几乎所有主流程序设计语言都有支持memcached和redis的客户端库，上手容易，门槛极低。

          3.两者都是数据存储于内存，这也导致两者几乎有相同的特征(与指标)表现、负载的数据吞吐量与延迟状况。

          4.Memcached与Redis服务端都可以在几分钟内极易安装，对于学习者成本极低。

          5.Memcached没有身份验证，Redis默认也无身份验证。（没有身份验证也是能够在高负载下表现优良的一个原因，当然如果别人知道了端口和ip,后果很严重，这也是目前redis最大的安全隐患，许多知名互联网项目目前都未进行身份验证）

 

          重要来了，差异点:

 

          1.Memcached将键名限制在250字节，值也被限制在不超过1MB，且只适用于普通字符串, Redis的键名和值都最大支持512M，MC这个坑估计许多人都遇到过。

          2.Memcached只支持字符串存储，几乎就限定了其应用场景就只是读数据，Redis支持字符串，哈希，列表，集合，有序集合，其应用场景瞬间扩大N倍，其丰富的内部函数和存储类型支持各种复杂操作，榜单场景处理中有自增自减函数，列表可以在队列处理场景中有入队，出队，集合函数有增加删除等等，有序集合还可以排序，计算。

          3.Memcached无数据持久性方案，只要重启，数据皆无，Redis还提供可选而且能够具体调整的数据持久性方案，RDB(快照)和AOF(复制)两种，管理员可以根据风险控制需要，通过在配置文件中设置，保持redis在一定时间周期持久化保持到磁盘上，当遇到即使重启，停电等情况，也能保持数据仍在，该特性对其在某些业务将redis作为持久存储方案有非常积极的意义。

          4.Redis还有一个非常重要的，远胜Memcached的特性，Memcached不支持主从，Redis能够提供复制功能，支持主从，复制功能可以帮助缓存体系实现高可用性配置方案，从而在遭遇故障的情况下继续为应用程序提供不间断的缓存服务，主从配置也是高并发下保证服务可靠性的标配。

          5.Memcached的数据回收机制使用的是LRU(即最低近期使用量)算法，Redis采用数据回收机制，能够将陈旧数据从内存中删除以提供新数据所必需的缓存空间。

          6.Memcached没有身份验证，Redis虽然默认无身份验证，但是它支持身份验证，虽然也几乎大家都没设置身份验证。

          7.Memcached的最大过期时间是一个月，否则会写入失败（这个坑我踩过），Redis还没有最大过期时间限制，但由于缓存机制两者不一样，在小于2.1.3的redis版本里，只能对key设置一次expire。redis2.1.3和之后的版本里，可以多次对key使用expire命令，更新key的expire time。

          8.Redis是单线程，Memcached是多线程，若数据结构仅为KEY-VALUE,且VALUE的值过大，最好用Memcached，因为单线程下GET过大数据，会引起阻塞，以及其他各种Redis的慢语句(如KEYS,HGETALL等)都最好不要在生产环境执行。

          9.Memcached的过期策略是惰性删除，Redis的过期策略是惰性删除+定期删除。

            (1)过期删除指下次GET到的值为过期则删除。

            (2)定期删除指每隔一段时间随机检查指定数量(默认为20)有过期时间的KEY，若过期则删除。

            当Memcached使用内存大于设置的最大内存使用时，为了腾出内存空间来存放新的数据项，Memcached会启动LRU算法(最近最少使用)淘汰旧的数据项。 

          所以通过以上分析，虽然Redis与Memcached都是作为两款非常优秀而且久经考验的缓存解决方案，各有优劣。

        10.Memcache使用了Slab Allocator的内存分配机制:按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块，以完全解决内存碎片问题。
            Memcache的存储涉及到slab，page，chunk三个概念
           1．Chunk为固定大小的内存空间，默认为48Byte。 
           2．page对应实际的物理空间，1个page为1M。
           3．同样大小的chunk又称为slab。