NoSQL与Memcached、Redis、MongoDB概述

一、NoSQL介绍

非关系型数据库（而mysql、oracle、sqlserver都是关系型数据库）

1. 特点

• 数据之间无关系，随意扩展
• 数据存储简单，可以存在内存中，读写速度快
• 不需要建表、字段。自定义格式

2. 分类

A. 键值（Key-Value）数据库：redis、memcached、riak

redis/memcached 适合存储用户信息，比如会话、配置文件、参数、购物车等，这些信息一般和ID（键）挂钩

B. 面向文档（Document-Oriented）数据库：MongoDB、CouchDB、RavenDB

MongoDB将数据以文档形式存储，每个文档都是一系列数据项的集合，每个数据项都有一个名称与对应的值，值既可以是简单的数据类型，如文字、字符串、数字和日期等，也可以是复杂的类型，如有序列表和关联对象。数据存储的最小单位是文档，同一个表中存储的文档属性可以是不同的，数据可以使用XML、JSON或JSONB等多种形式

C. 列存储（Wide Column Store/Column-Family）数据库：Cassandra、HBase

D. 图（Graph-Oriented）数据库：Neo4J、Infinite Graph、OrientDB

二、Memcached介绍

国外Live Journal团队开发，通过缓存数据库查询结果，减少数据库的访问次数（写入减少不了），从而提高动态Web站点性能。数据存在内存中，重启服务器即数据消失

1. 特点

• 基于c/s架构，协议简单
• 基于libevent的事件处理
• 自主内存存储处理（slab allocation）
• 数据过期方式：Lazv Expiration和LRU

2. Memcationed流程图

3. Slab allocation原理

• 将分配的内存分割成各种尺寸的块（chunk）,把尺寸相同的分成组，即chunk的集合，每个集合称为slab
• Memcached的内存分配以Page为单位，Page默认值为1M，可以在启动时通过参数-l来指定
• Slab由多个Page组成

一个Chunk最大不能超过1M，即一个Page

一个Slab可能有多个Page

原理图：

4. Growth factor

Memcached在启动时可以通过-f参数可以指定Growth Factor因子（即Chunk之间的的增长比例），默认为1.25，通过memcached-tool 可以查看指定的memcached实际的不同slab状态

命令：memcached-tool 127.0.0.1:11211 display

5. Memcached数据过期方式

• Lazy Expiration：memcached内部不会监视是否过期，而是get时查看记录的时间戳，检查记录是否过期。这种技术称为lazy expiration。优点：memcached不会在过期监视上耗费CPU时间
• LRU：memcached优先使用已超时的记录空间，会发生追加新记录空间不足的情况。从最近未被使用的记录中搜索，并将其空间分配给新的记录（即删除最近使用最少的记录的机制）。从缓存的使用角度看，该模型很理想

三、Redis介绍

属于key-value存储系统，和memcached相似，但是支持数据持久化(重启服务器，数据还是存在)

A. value类型：

string、hash、lists(链表)、sets(集合)、sorted sets(有序集合)

B. 文件格式：

RDB（全量数据）把内存中的数据写入磁盘，下次读取文件时，进行加载

aof（增量请求）内存中的数据有序化为操作请求，用于读取文件进行replay得到数据,相当于mysql的二进制日志

C. 存储方式：

内存存储、磁盘存储、log文件

四、MongoDB介绍

• 由C++语言编写，是一套基于分布式文件存储的开源数据库系统，属于NoSQL
• 高负载的情况下，可以添加更多的节点，保证服务器性能
• 旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案
• 数据存储为一个文档，数据结构由键值对（key=>value）组成，文档类型于JSON对象。字段值可以包含其它文档，数组及文档数组

和关系型数据库对比：