580簡介：本文深入探討了兩種主流的NoSQL數(shù)據(jù)庫——Redis和MongoDB的區(qū)別。Redis是一種高性能的鍵值對內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，適合實時應用程序和需要低延遲響應的場景；而MongoDB則是一個文檔存儲數(shù)據(jù)庫，適合處理復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模應用。文章詳細比較了它們在數(shù)據(jù)模型、性能、擴展性和使用場景方面的異同，為讀者提供了選擇合適數(shù)據(jù)庫的指導，特別適合剛接觸NoSQL技術(shù)的開發(fā)者參考。
（Remote Dictionary Server，遠程字典服務器）和 MongoDB 是兩類知名的 NoSQL數(shù)據(jù)庫，其以非結(jié)構(gòu)化的方式存儲數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用表格、行和列來組織數(shù)據(jù)不同，NoSQL數(shù)據(jù)庫采用了不同的數(shù)據(jù)存儲模型。Redis是一種開源的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，以鍵值對的形式存儲數(shù)據(jù)，其將數(shù)據(jù)存儲在 RAM 中，以實現(xiàn)高效的讀寫性能，同時也提供磁盤持久存儲作為補充功能。MongoDB是另一種開源的文檔數(shù)據(jù)庫，通過序列化的 JSON 格式來存儲數(shù)據(jù)，MongoDB會將數(shù)據(jù)存儲在外部存儲中。
盡管 Redis和 MongoDB 都是廣受歡迎的 NoSQL數(shù)據(jù)庫，并且在現(xiàn)代軟件開發(fā)中得到了廣泛的應用和驗證，但二者在設(shè)計理念、應用場景等方面存在顯著差異。對于剛接觸 NoSQL 數(shù)據(jù)庫的讀者來說，這些差異可能會帶來困惑。本文旨在為讀者提供關(guān)于這兩種數(shù)據(jù)庫的詳細信息，幫助大家更好地理解二者的區(qū)別，進一步根據(jù)自身開發(fā)團隊的需求和業(yè)務應用場景，更有效地選擇最合適的數(shù)據(jù)庫解決方案。
數(shù)據(jù)模型
首先，我認為我們可以從數(shù)據(jù)模型開始聊起。所謂數(shù)據(jù)模型，指的就是我們向數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)究竟以何種形式進行組織、存儲。了解了數(shù)據(jù)模型，進而能窺探出數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思想，從而指導我們?nèi)绾握_地去使用。例如 SQL 數(shù)據(jù)庫在存儲時，會將數(shù)據(jù)組織為表格的形式，同時表格還會附帶若干屬性約束，這就是典型的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，如下圖所示。
而 NoSQL 數(shù)據(jù)庫本身是一個大的分類，其囊括了包含鍵值數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫、圖數(shù)據(jù)庫甚至時序數(shù)據(jù)庫在內(nèi)多種服務于不同需求的細分子類。本文中我們的目光將聚焦于 Redis 和 MongoDB 采用的不同數(shù)據(jù)模型，以及二者在架構(gòu)上不同存儲數(shù)據(jù)的方式。
Redis
Redis 將數(shù)據(jù)存儲在 RAM 中，RAM 帶來的優(yōu)勢就在于數(shù)據(jù)可以被快速訪問，并能提供極低的延遲。不過由于 RAM 的特性，這種存儲方式也限制了可以存儲的數(shù)據(jù)量，無論是 HDD 還是 SSD，硬盤的單位存儲價格始終遠低于 RAM。而為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)持久性，Redis 提供了兩種機制：快照（Snapshot）和僅追加文件（AOF）日志記錄，這兩種方法可以將數(shù)據(jù)集保存在磁盤上，規(guī)避 RAM 易失性的缺陷。
Redis 使用鍵值對的形式存儲數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)條目都有一個唯一的鍵（Key）。它支持多種數(shù)據(jù)類型，常用的包括有序集合（Sorted Set）、哈希（Hash）、無序集合（Set）、列表（List）與字符串（String）。鍵值對的大小被限制為不超過 512MB，不過通常我們在使用中會盡可能地避免使用較大的鍵值對。
Redis 還支持 Pub-Sub 或者流模式，這使其不僅僅是一個鍵值緩存系統(tǒng)。該功能允許在系統(tǒng)中實現(xiàn)消息隊列等功能，額外的 Redis Model 支持也提供了緩存之外的拓展選項，不過這就是另一個獨立的話題。
下圖展示了 Redis 的數(shù)據(jù)模型。
MongoDB
MongoDB 是一種文檔存儲數(shù)據(jù)庫，與傳統(tǒng)的 SQL 驅(qū)動的關(guān)系數(shù)據(jù)庫有顯著不同。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，如上文所言，數(shù)據(jù)通常被簡化為具有索引的 CSV 文件形式，每個文件代表一個表；而在文檔存儲中，數(shù)據(jù)則被簡化為具有索引的 JSON 文件，每個文件對應一個文檔，多個文檔組合成一個集合。
JSON 文件的結(jié)構(gòu)與 XML 和 YAML 文件類似，也類似于 Python 中的字典。因此，可以按照這種層次結(jié)構(gòu)來組織和涉及數(shù)據(jù)。在 MongoDB 中，文檔由已命名的鍵組成，而這些鍵可以包含其他文檔、數(shù)組或標量值。舉例而言，一個文檔中可能包含一個鍵 Address.Street，其值為 123 Main St。你可以通過在索引中查找 Address.Street 等于某個值的文檔集合來進行搜索。
{
? _id:? "5f4e3ab0b5d6",
? Name:? "Alice Johnson",
? Address:
? ? Street: "123 Main St",
? ? City: "Springfield",
? ? State: "IL"
? Orders:
? ? - "A1001"
? ? - "B2002"
? ? - "C3003"
}
MongoDB 還允許文檔包含數(shù)組，例如 Orders 數(shù)組，其中可以包含多個訂單信息?？梢葬槍?Orders 數(shù)組的內(nèi)容進行復雜的查詢操作，比如查找包含某個特定值子集的文檔。舉例來說，如果 Orders 包含 ["A1001", "B2002"]，查詢 Orders includes "A1001" 會返回這個文檔；而查詢 Orders includes any of ["B2002", "C3003"] 則會返回包含這些訂單中任一項的文檔。
文檔的嵌套層次越深，其靈活性和數(shù)據(jù)組織的能力越強。例如，Address 可以包含一個子文檔 Geo，其中有 Latitude 和 Longitude 信息。如果業(yè)務的數(shù)據(jù)高度結(jié)構(gòu)化，文檔存儲模型往往比關(guān)系數(shù)據(jù)庫更具優(yōu)勢。
下圖展示了 MongoDB 的數(shù)據(jù)模型。
什么情況下使用 Redis 或 MongoDB
以開發(fā)團隊以及應用需求為導向
如果您的應用需要頻繁的查詢操作，Redis 中的數(shù)據(jù)通常存儲在各種專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，為了優(yōu)化性能，開發(fā)人員需要為每種類型的對象選擇特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，選擇 Redis 可能會帶來一些額外的開發(fā)與適配工作。而在 MongoDB 中，由于其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加一致（JSON），類似的查詢可能在實現(xiàn)層面上更加簡單。不過事有兩面，盡管在 Redis 中的查詢或許需要處理多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但這種些微復雜性帶來的好處是響應速度的提升。Redis 的高性能可以彌補在查詢處理上的額外工作量。
對于開發(fā)人員而言，尤其是那些擁有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和 SQL 背景的開發(fā)人員對 MongoDB 的接受程度或許會更好。雖然二者都是 NoSQL 數(shù)據(jù)庫，但MongoDB 提供了一種更直觀、更符合 SQL 習慣的方式來管理和查詢數(shù)據(jù)。相較之下，Redis 雖然使用上完全稱不上復雜，但以鍵值對為設(shè)計思想的存儲模式，可能需要花費更多時間和精力去學習，但同樣地，作為回報，Redis 也提供了更高的靈活性。
艾體寶高級工程師Eero認為，“就個人而言，我傾向于選擇 Redis 來滿足大多數(shù)需求。其高性能和靈活性使其在許多應用場景中相當有效。不過最終的選擇，應該基于具體的應用需求和開發(fā)團隊的技能組合?！?/div>
Redis
對于需要快速查詢的臨時數(shù)據(jù)存儲，非常建議使用 Redis。Redis 能夠提供對頻繁訪問的數(shù)據(jù)的快速響應，因此非常適合用作緩存或會話存儲等場景。此外，Redis 內(nèi)置了對發(fā)布-訂閱（Pub/Sub）消息傳遞模式的支持（新發(fā)布的 Redis Stream 還在此基礎(chǔ)上進一步做了改），其在實時應用程序或事件驅(qū)動架構(gòu)中表現(xiàn)出眾。Redis 還提供其它高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例如有序集合和列表，用于實現(xiàn)速率限制、任務隊列與作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)。最后，Redis 還能高效地對數(shù)據(jù)進行計數(shù)和匯總，也非常適用于跟蹤排行榜數(shù)據(jù)或其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
MongoDB
相比之下，MongoDB 適用于存儲復雜的應用程序數(shù)據(jù)，尤其是大規(guī)模的數(shù)據(jù)集。其提供了更傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，同時支持無模式的存儲，賦予了開發(fā)者相較于關(guān)系數(shù)據(jù)庫更大的靈活性。MongoDB 能夠有效地處理大量的寫入和讀取操作，常見的用例如內(nèi)容管理系統(tǒng)或大規(guī)模的用戶資料管理。
兩者非此即彼嗎？
恰恰相反。許多應用程序中，同時使用 Redis 和 MongoDB 是一種行之有效的策略。Redis 的高性能與 MongoDB 的長期存儲能力相得益彰，得以顯著優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的整體性能，提高系統(tǒng)的可擴展性，并為應用程序提供更多的靈活性。
例如，Redis 的高速內(nèi)存存儲使其能夠迅速捕獲和處理實時數(shù)據(jù)流，非常適用于需要實時響應的場景。處理后的數(shù)據(jù)或結(jié)果，可以存儲在 MongoDB 中，進行存檔或用于更復雜的分析。該策略一方面能提高系統(tǒng)的響應速度，另一方面還能為數(shù)據(jù)的持久性和可擴展性提供額外的保障。
另一個常見的應用場景是跨 Redis 和 MongoDB 的混合數(shù)據(jù)模型。您可以利用 Redis 的鍵值存儲來快速訪問頻繁使用的元數(shù)據(jù)，同時使用 MongoDB 處理更復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如此，職責分明，Redis 提供低延遲的讀取和寫入操作，而 MongoDB 則處理復雜的查詢和數(shù)據(jù)持久化。通過結(jié)合兩種數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點，進而構(gòu)建一個既高效又靈活的系統(tǒng)，滿足多種應用需求。
差異總結(jié)
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聯(lián)系技術(shù)工程師：TEL：15627590301
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