如何根據(jù)性能選擇內(nèi)存NoSQL數(shù)據(jù)庫

本文主要內(nèi)容是測試了不同NoSQL數(shù)據(jù)庫在測試工具YCSB中的表現(xiàn)。我們選取了3款流行的內(nèi)存(in-memory)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Redis，Tarantool 以及 CouchBase，還有緩存系統(tǒng)Memchached。Memchached雖然不屬于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)但常作為快速存儲系統(tǒng)使用。

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測試環(huán)境由4臺在Microsoft Azure Cloud中的虛擬機組成的計算機組組成。這些虛擬機同屬于一個數(shù)據(jù)中心。nosql-1和nosql-2用作測試Tarantool和CouchBase，nosql-3和nosql-4用作測試Redis，Azure Redis Cache 以及 Memcached。這些機器都安裝和配置了相應數(shù)據(jù)庫和測試項目。虛擬機的配置為4核A3 CPU，7GB RAM，120GB硬盤。

數(shù)據(jù)庫及設置

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)會存儲所有在主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)并在磁碟上進行持續(xù)更新操作；透過日志記錄每個數(shù)據(jù)的修改以確保連貫性。由于是以append-only方式進行日志寫入，因此它很少遇到瓶頸問題；讀取/寫入都不會造成頻繁的磁碟頭移動。

Redis在2009推出，目前的最新版本是3.0.5。我們這里使用的版本是3.0.4，以append-only(只附加)方式進行數(shù)據(jù)管理，與其配合使用的是Microsoft Azure Redis Cache工具。

Tarantool是一款開源NoSQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。我們使用的是Tarantool 1.6.7-126-gb35aff9，日志采用write-ahead(先寫)模式。Memcached是一款分布式內(nèi)存緩存系統(tǒng)，這里使用是Memcached 1.4.14-0ubuntu9。

Couchbase Server是開源分布式NoSQL面向文檔數(shù)據(jù)庫，這里使用的版本是Couchbase 4.0.0-4047-1。

YCSB測試工具

Yahoo! Cloud Serving Benchmark(YCSB)是功能強大的NoSQL數(shù)據(jù)庫性能測試工具，它提供了6種主要的負載工作類型，以字母A到F來區(qū)分。

負載A負責更新操作，極值是50/50的讀寫操作，如用于進行新近操作記錄。負載B負責讀取操作，極值是95/5的讀寫操作，如用于進行圖片標簽管理，多進行標簽讀取操作。負載C負載100%的讀取操作，如用于進行用戶屬性獲取。負載D以先進先出方式進行插入操作，如用戶進行最新數(shù)據(jù)讀取。負載E負責小范圍記錄讀取而不是單個記錄讀取，如線程會話。負載F負責記錄的讀取，修改和寫入，如用戶信息管理。

我們對配置文件作了兩處參數(shù)修改：數(shù)據(jù)條目recordcount設為200000，操作條目operationcount設為5000000。YCSB是多線程工具，我們將以8, 16, 32, 64, 128 及256 線程來進行測試。詳細的測試腳本請點擊這里進行下載。

下列測試結(jié)果圖以顏色進行測試對象區(qū)分，

Tarantool (HASH) （藍）

Tarantool (TREE)（淺藍）

Redis （紅）

Azure Redis Cache （橙）

Memcached （綠）

CouchBase（黑）

更多圖片請點擊［這里］查看。

結(jié)論

Tarantool在所有負載類型測試中皆取得了最優(yōu)成績。它創(chuàng)建了一個無鎖內(nèi)存引擎，以協(xié)同多任務方式進行操作而不是互斥或并行處理方式。根據(jù)以下性能圖表現(xiàn)，我們的結(jié)論是Tarantool的高吞吐量處理是其最大優(yōu)勢之一。因此在多數(shù)場合下，Tarantool是用戶的最佳選擇。

nosql和mongodb的區(qū)別

1，Cassandra:

Cassandra從安裝配置，到使用，負載平衡機制等等，無疑是這些新興的NoSQL中最方便使用的一個（個人使用體驗觀點）

但從近期的消息來看由于出現(xiàn)過幾次較為嚴重的數(shù)據(jù)庫停止服務事件，Cassandra的創(chuàng)始人Facebook,及Twitter開始漸漸棄用

Cassandra,只把Cassandra用在非核心模塊上，不地Digg仍在使用，看來我們要謹慎地對待它。2008年Facebook已讓

Cassandra開源到Apache.

2.MongoDB:

它的風格可以說，在當今WebAPI流行的時代，它更易于被人使用，BJSON操作風格，自動數(shù)據(jù)平衡機制（當然要當心存貯碎片問題），相對

MySQL等SQL數(shù)據(jù)庫有優(yōu)秀考慮全面的，分布式方案，自動M/S主從讀寫切換。對于數(shù)據(jù)集群來說，可以說相當完美的Sharding等自動化支持。至

今聽說過的最嚴重的事件就是FourSquare的11小時數(shù)據(jù)庫宕機事件。相對來說還能接受：），它是使用C++/Boost編寫，效率性能的確不錯。

3.Redis:

它就是一個高效的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，用它來持久化數(shù)據(jù)存貯，那是扯淡，如果真拿它來與別的NoSQL一樣使用（考慮讀寫一致性或者寫安全）那它馬上慢下

來：）不過他提供了比Memcached更多的操作數(shù)據(jù)類型，倒可以完全用它來做為一個高效易用的緩存，Benchmark據(jù)說優(yōu)于memcached.

我用的數(shù)據(jù)規(guī)模沒有這么大，不敢妄加評論。

4.HBase:

概念上也相對完美，有Hive開源工具支持，使HBase,可以相對于其它NoSQL數(shù)據(jù)庫更易于使用，基于HDFS分布文件系統(tǒng)，使HBASE天

生就有對海量分布集群很好的支持。又因為與Hadoop相伴而生，所以一個系統(tǒng)想使用數(shù)據(jù)分析，智能處理，海量邏輯執(zhí)行，完全可以選擇Hadoop +

HBase云計算方案。

MongoDB也支持js的Map/Reducer所以可以試著整合一下MongoDB進云計算方案中。

當我使有MySQL +

NoSQL方案時，我會選擇MongoDB,不僅是因為他的出色的海量分布式方案的支持，也不是因為經(jīng)的Map/Reducer分布式計算的支持。而是因

為還沒聽說過它有過重大的失敗案例，相對較完美的文檔（還有中文手冊喲）還有JSON分格支持，在當下WebAPI流行的時代，不僅是從個人喜愛角度，也

是從工程管理角度，開發(fā)人員更Love it,呵呵。

什么是nosql數(shù)據(jù)庫？nosql和rdbms有什么區(qū)別

1 理解ACID與BASE的區(qū)別（ACID是關系型數(shù)據(jù)庫強一致性的四個要求，而BASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫通常對可用性及一致性的弱要求原則，它們的意思分別是，ACID：atomicity, consistency, isolation, durability;BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。同時有意思的是ACID在英語里意為酸，BASE意思為堿）

2 理解持久化與非持久化的區(qū)別。這么說是因為有的NoSQL系統(tǒng)是純內(nèi)存存儲的。

3 你必須意識到傳統(tǒng)有關系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫通常是基于行的表格型存儲，而NoSQL系統(tǒng)包括了列式存儲（Cassandra）、key/value存儲（Memcached）、文檔型存儲（CouchDB）以及圖結(jié)構(gòu)存儲（Neo4j）

4與傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫有統(tǒng)一的SQL語言操作接口不同，NoSQL系統(tǒng)通常有自己特有的API接口。

5 在架構(gòu)上，你必須搞清楚，NoSQL系統(tǒng)是被設計用于成百上千臺機器的集群中的，而非共享型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的架構(gòu)。

6在NoSQL系統(tǒng)中，可能你得習慣一下不知道你的數(shù)據(jù)具體存在何處的情況。

7 在NoSQL系統(tǒng)中，你最好習慣它的弱一致性。”eventually consistent”(最終一致性)正是BASE原則中的重要一項。比如在Twitter，你在Followers列表中經(jīng)常會感受到數(shù)據(jù)的延遲。

8 在NoSQL系統(tǒng)中，你要理解，很多時候數(shù)據(jù)并不總是可用的。

9 你得理解，有的方案是擁有分區(qū)容忍性的，有的方案不一定有。

redis是什么類型的nosql數(shù)據(jù)庫

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，也叫緩存，可以存儲訪問頻次很高的數(shù)據(jù)

redis是一個nosql(not only sql不僅僅只有sql)數(shù)據(jù)庫，翻譯成中文叫做非關系型型數(shù)據(jù)庫

什么是NoSQL數(shù)據(jù)庫？

2. 什么是NoSQL？

2.1 NoSQL 概述

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即“不僅僅是SQL”，

泛指非關系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起，傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫在應付web2.0網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，而非關系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點得到了非常迅速的發(fā)展。NoSQL數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重數(shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應用難題，包括超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲。

（例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬億比特的數(shù)據(jù)）。這些類型的數(shù)據(jù)存儲不需要固定的模式，無需多余操作就可以橫向擴展。

2.2 NoSQL代表

MongDB、 Redis、Memcache

3. 關系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL的區(qū)別？

3.1 RDBMS

高度組織化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）

數(shù)據(jù)和關系都存儲在單獨的表中。

數(shù)據(jù)操縱語言，數(shù)據(jù)定義語言

嚴格的一致性

基礎事務

ACID

關系型數(shù)據(jù)庫遵循ACID規(guī)則

事務在英文中是transaction，和現(xiàn)實世界中的交易很類似，它有如下四個特性：

A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解，也就是說事務里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事務成功的條件是事務里的所有操作都成功，只要有一個操作失敗，整個事務就失敗，需要回滾。比如銀行轉(zhuǎn)賬，從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，分為兩個步驟：1）從A賬戶取100元；2）存入100元至B賬戶。這兩步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失敗，錢會莫名其妙少了100元。

C (Consistency) 一致性

一致性也比較容易理解，也就是說數(shù)據(jù)庫要一直處于一致的狀態(tài)，事務的運行不會改變數(shù)據(jù)庫原本的一致性約束。

I (Isolation) 獨立性

所謂的獨立性是指并發(fā)的事務之間不會互相影響，如果一個事務要訪問的數(shù)據(jù)正在被另外一個事務修改，只要另外一個事務未提交，它所訪問的數(shù)據(jù)就不受未提交事務的影響。比如現(xiàn)有有個交易是從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，在這個交易還未完成的情況下，如果此時B查詢自己的賬戶，是看不到新增加的100元的

D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事務提交后，它所做的修改將會永久的保存在數(shù)據(jù)庫上，即使出現(xiàn)宕機也不會丟失。

3.2 NoSQL

代表著不僅僅是SQL

沒有聲明性查詢語言

沒有預定義的模式

鍵 - 值對存儲，列存儲，文檔存儲，圖形數(shù)據(jù)庫

最終一致性，而非ACID屬性

非結(jié)構(gòu)化和不可預知的數(shù)據(jù)

CAP定理

高性能，高可用性和可伸縮性

分布式數(shù)據(jù)庫中的CAP原理(了解)

CAP定理：

Consistency(一致性), 數(shù)據(jù)一致更新，所有數(shù)據(jù)變動都是同步的

Availability(可用性), 好的響應性能

Partition tolerance(分區(qū)容錯性) 可靠性

P: 系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會影響系統(tǒng)的繼續(xù)運作。

定理：任何分布式系統(tǒng)只可同時滿足二點，沒法三者兼顧。

CAP理論的核心是：一個分布式系統(tǒng)不可能同時很好的滿足一致性，可用性和分區(qū)容錯性這三個需求，

因此，根據(jù) CAP 原理將 NoSQL 數(shù)據(jù)庫分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類：

CA - 單點集群，滿足一致性，可用性的系統(tǒng)，通常在可擴展性上不太強大。

CP - 滿足一致性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常性能不是特別高。

AP - 滿足可用性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常可能對一致性要求低一些。

CAP理論就是說在分布式存儲系統(tǒng)中，最多只能實現(xiàn)上面的兩點。

而由于當前的網(wǎng)絡硬件肯定會出現(xiàn)延遲丟包等問題，所以分區(qū)容忍性是我們必須需要實現(xiàn)的。

所以我們只能在一致性和可用性之間進行權衡，沒有NoSQL系統(tǒng)能同時保證這三點。

說明：C：強一致性 A：高可用性 P：分布式容忍性

舉例：

CA：傳統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫

AP：大多數(shù)網(wǎng)站架構(gòu)的選擇

CP：Redis、Mongodb

注意：分布式架構(gòu)的時候必須做出取舍。

一致性和可用性之間取一個平衡。多余大多數(shù)web應用，其實并不需要強一致性。

因此犧牲C換取P，這是目前分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的方向。

4. 當下NoSQL的經(jīng)典應用

當下的應用是 SQL 與 NoSQL 一起使用的。

代表項目：阿里巴巴商品信息的存放。

去 IOE 化。

ps：I 是指 IBM 的小型機，很貴的，好像好幾萬一臺；O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫，也很貴的，好幾萬呢；M 是指 EMC 的存儲設備，也很貴的。

難點：

數(shù)據(jù)類型多樣性。

數(shù)據(jù)源多樣性和變化重構(gòu)。

數(shù)據(jù)源改造而服務平臺不需要大面積重構(gòu)。

網(wǎng)頁題目：內(nèi)存數(shù)據(jù)庫nosql,內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和緩存數(shù)據(jù)庫區(qū)別
鏈接地址：http://chinadenli.net/article37/dseispj.html

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