Redis、Memcache和MongoDB的区别
今天讲一下Redis、Memcache和MongoDB的理论知识。
Memcached
Memcached的优点：
1.Memcached可以利用多核优势，单实例吞吐量极高，可以达到几十万QPS（取决于key、value的字节大小以及服务器硬件性能，日常环境中QPS高峰大约在4-6w左右）。适用于最大程度扛量。
2.支持直接配置为session handle。
Memcached的局限性：
1.只支持简单的key/value数据结构，不像Redis可以支持丰富的数据类型。
2.无法进行持久化，数据不能备份，只能用于缓存使用，且重启后数据全部丢失。
3.无法进行数据同步，不能将MC中的数据迁移到其他MC实例中。
4.Memcached内存分配采用Slab Allocation机制管理内存，value大小分布差异较大时会造成内
存利用率降低，并引发低利用率时依然出现踢出等问题。需要用户注重value设计。
Redis
Redis的优点：
1.支持多种数据结构，如 string（字符串）、 list(双向链表)、dict(hash表)、set(集合）、zset(排序set)、hyperloglog（基数估算）
2.支持持久化操作，可以进行aof及rdb数据持久化到磁盘，从而进行数据备份或数据恢复等操作，较好的防止数据丢失的手段。
3.支持通过Replication进行数据复制，通过master-slave机制，可以实时进行数据的同步复制，支持多级复制和增量复制，master-slave机制是Redis进行HA的重要手段。
4.单线程请求，所有命令串行执行，并发情况下不需要考虑数据一致性问题。
5.支持pub/sub消息订阅机制，可以用来进行消息订阅与通知。
6.支持简单的事务需求，但业界使用场景很少，并不成熟。
Redis的局限性：
1.Redis只能使用单线程，性能受限于CPU性能，故单实例CPU最高才可能达到5-6wQPS每秒（取决于数据结构，数据大小以及服务器硬件性能，日常环境中QPS高峰大约在1-2w左右）。
2.支持简单的事务需求，但业界使用场景很少，并不成熟，既是优点也是缺点。
3.Redis在string类型上会消耗较多内存，可以使用dict（hash表）压缩存储以降低内存耗用。
4.Mc和Redis都是Key-Value类型，不适合在不同数据集之间建立关系，也不适合进行查询搜索。比如redis的keys pattern这种匹配操作，对redis的性能是灾难。
MongoDB
MongoDB优点
1.更高的写负载，MongoDB拥有更高的插入速度。
2.处理很大的规模的单表，当数据表太大的时候可以很容易的分割表。
3.高可用性，设置M-S不仅方便而且很快，MongoDB还可以快速、安全及自动化的实现节点（数据中心）故障转移。
4.快速的查询，MongoDB支持二维空间索引，比如管道，因此可以快速及精确的从指定位置获取数据。MongoDB在启动后会将数据库中的数据以文件映射的方式加载到内存中。如果内存资源相当丰富的话，这将极大地提高数据库的查询速度。
5.非结构化数据的爆发增长，增加列在有些情况下可能锁定整个数据库，或者增加负载从而导致性能下降，由于MongoDB的弱数据结构模式，添加1个新字段不会对旧表格有任何影响，整个过程会非常快速。
MongoDB缺点
1.不支持事务。
2.MongoDB占用空间过大 。
3.MongoDB没有成熟的维护工具。
总结：
Redis相比memcached有哪些优势:
1.memcached所有的值均是简单的字符串，redis作为其替代者，支持更为丰富的数据类型
2.redis的速度比memcached快很多
3.redis可以持久化数据
4.Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
5.使用底层模型不同
它们之间底层实现方式 以及与客户端之间通信的应用协议不一样。
Redis直接自己构建了VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求。
6.value大小：redis最大可以达到1GB，而memcache只有1MB
(总结来说，现在缓存方面推荐使用redis)
Redis和MongoDB的区别(面试受用)：
项目中用的是MongoDB，但是为什么用其实当时选型的时候也没有太多考虑，只是认为数据量比较大，所以采用MongoDB。
最近又想起为什么用MongoDB，就查阅一下，汇总汇总：
之前用过的redis，是用来存储一些热数据，数据量不大，但是操作很频繁。现在项目中用的是MongoDB，目前是百万级的数据，将来更可能会有千万级、亿级。
就Redis和MongoDB来说，大家一般称之为Redis缓存、MongoDB数据库。这也是有道有理有根据的，
Redis主要把数据存储在内存中，其“缓存”的性质远大于其“数据存储“的性质，其中数据的增删改查也只是像变量操作一样简单；
MongoDB却是一个“存储数据”的系统，增删改查可以添加很多条件，就像SQL数据库一样灵活，这一点在面试的时候很受用。
Mongodb与Redis应用指标对比：
MongoDB和Redis都是NoSQL，采用结构型数据存储。二者在使用场景中，存在一定的区别，这也主要由于二者在内存映射的处理过程，持久化的处理方法不同。MongoDB建议集群部署，更多的考虑到集群方案，Redis更偏重于进程顺序写入，虽然支持集群，也仅限于主-从模式。
Redis、Memcache和MongoDB的区别
从以下几个维度，对redis、memcache、mongoDB 做了对比。
1、性能
都比较高，性能对我们来说应该都不是瓶颈
总体来讲，TPS方面redis和memcache差不多，要大于mongodb
2、操作的便利性
memcache数据结构单一
redis丰富一些，数据操作方面，redis更好一些，较少的网络IO次数
mongodb支持丰富的数据表达，索引，最类似关系型数据库，支持的查询语言非常丰富
3、内存空间的大小和数据量的大小
redis在2.0版本后增加了自己的VM特性，突破物理内存的限制；可以对key value设置过期时间（类似memcache）
memcache可以修改最大可用内存,采用LRU算法
mongoDB适合大数据量的存储，依赖操作系统VM做内存管理，吃内存也比较厉害，服务不要和别的服务在一起
4、可用性（单点问题）
对于单点问题，
redis，依赖客户端来实现分布式读写；主从复制时，每次从节点重新连接主节点都要依赖整个快照,无增量复制，因性能和效率问题，
所以单点问题比较复杂；不支持自动sharding,需要依赖程序设定一致hash 机制。
一种替代方案是，不用redis本身的复制机制，采用自己做主动复制（多份存储），或者改成增量复制的方式（需要自己实现），一致性问题和性能的权衡
Memcache本身没有数据冗余机制，也没必要；对于故障预防，采用依赖成熟的hash或者环状的算法，解决单点故障引起的抖动问题。
mongoDB支持master-slave,replicaset（内部采用paxos选举算法，自动故障恢复）,auto sharding机制，对客户端屏蔽了故障转移和切分机制。
5、可靠性（持久化）
对于数据持久化和数据恢复，
redis支持（快照、AOF）：依赖快照进行持久化，aof增强了可靠性的同时，对性能有所影响
memcache不支持，通常用在做缓存,提升性能；
MongoDB从1.8版本开始采用binlog方式支持持久化的可靠性
6、数据一致性（事务支持）
Memcache 在并发场景下，用cas保证一致性
redis事务支持比较弱，只能保证事务中的每个操作连续执行
mongoDB不支持事务
7、数据分析
MongoDB内置了数据分析的功能(mapreduce),其他不支持
8、应用场景
redis：数据量较小的更性能操作和运算上
memcache：用于在动态系统中减少数据库负载，提升性能;做缓存，提高性能（适合读多写少，对于数据量比较大，可以采用sharding）
MongoDB:主要解决海量数据的访问效率问题