淺談NoSQL資料庫-Redis

作者/黃俊曉 [發表日期：2015/8/24]

前言

隨著網際網路的發展，我們把一台一台伺服器變成多台伺服器。當開始建立資料備份時，需要加一個緩衝層來調整所有的查詢，投入更多硬體。最後，需要將資料切分多個集群上，並重構大量的應用邏輯以適應這種切分。不久之後，你就會發現被自己數月前的設計資料結構限制住了。

隨著web2.0的興起，關聯式資料庫本身無法克服的缺陷越來越明顯，主要表現為如下幾點：

1.對資料高併發讀寫的需求
2.對海量資料的高效率存儲和訪問的需求。
3.對資料庫的高可擴展性和高可用性的需求。
4.資料庫事務一致性需求。
5.資料庫寫實性和讀寫時性需求。
6.對複雜SQL的查詢，特別是對關聯查詢的需求。

NoSQL是Notonly SQL的縮寫，NoSQL不使用SQL作為查詢語言。其資料存儲可以不需要固定的表格模式，也經常避免使用SQL的join操作，一般有水準可擴展性的特徵。

NoSQL又分成四大類：

1.Key-Value，如Redis。
2.Document-Oriented，如MongoDB。
3.Wide Column Store，如Cassandra。
4.Graph-Oriented，如Neo4J。

而本篇要介紹的主角則是Key-Value的Redis。

Redis介紹

Redis(Remote Dictionary Server)是一款open source，基於BSD(Berkeley Software Distribution)許可的，高級鍵值(key-value)緩存(cache)和存儲(store) 系統。由於 Redis的鍵包括字串(string)、雜湊(hash)、清單(list)、集合(set)、有序集合(sorted set)、點陣圖(bitmap)和超重對數(hyperloglog)，所以常常被稱為資料結構伺服器。你可以在這些類型上面運行原子(atomic)操作，例如，追加字串，增加雜湊中的值，加入一個元素到清單，計算集合的交集、並集和差集，或者是從有序集合中獲取最高排名的元素。

為了滿足高性能，Redis採用記憶體 (in-memory) 資料集 (dataset)。根據你的使用場景，可以通過每隔一段時間轉儲資料集到磁片，或者追加每條命令到日誌來持久化(persistence)。如果只是需要一個功能豐富，網路化的記憶體緩存，持久化也可以被禁用。

Redis還支援主從(master-slave)非同步複製，非常快的非阻塞初次同步、網路斷開時自動重連局部重同步。其他特性包括：

事務
訂閱/發佈(publish/subscribe)
Lua script
帶TTL的鍵
LRU回收鍵
自動容錯移轉 (failover)

支援眾多語言：

Redis優點

主要有以下幾個方面：

能極高，能支持超過 100K+ 每秒的讀寫頻率。
豐富的數據類型，Redis支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作。
豐富的特性，Redis支持 publish/subscribe, 通知, key 過期等等特性。
Redis有著更為複雜的資料結構並且提供對他們的原子性操作，這是一個不同於其他資料庫的進化路徑。Redis的資料類型都是基於基本資料結構的同時對程式師透明，無需進行額外的抽象。
Redis運行在記憶體中但是可以持久化到磁片，所以在對不同資料集進行高速讀寫時需要權衡記憶體，應為資料量不能大於硬體記憶體。在記憶體中資料庫方面的另一個優點是，相比在磁片上相同的複雜的資料結構，在記憶體中操作起來非常簡單，這樣Redis可以做很多內部複雜性很強的事情。同時，在磁片格式方面他們是緊湊的以追加的方式產生的，因為他們並不需要進行隨機訪問。