RedisMemcached和Tair，同为分布式缓存谁会更胜一筹？

Posted 2020-12-13 zsq_fengchen

如今，市面上的缓存解决方案已经逐步成熟了，选取其中一些代表性的方案包括Redis、Memcached和Tair进行对比，帮助大家在生产实践中更好地进行技术选型。

一、常用的分布式缓存的对比

常用的分布式缓存包括Redis、Memcached和阿里巴巴的Tair（见下表），因为Redis提供的数据结构比较丰富且简单易用，所以Redis的使用广泛。

 

下面我们从9个大方面来对比最常用的Redis和Memcached。

1．数据类型

Redis一共支持5种数据类型，每种数据类型对应不同的数据结构，有简单的String类型、压缩串、字典、跳跃表等。跳跃表是比较新型的数据结构，常用于高性能的查找，可以达到log2N的查询速度，而且跳跃表相对于红黑树，在更新时变更的节点较少，更易于实现并发操作。

Memcache只支持对键值对的存储，并不支持其它数据结构。

2．线程模型

Redis使用单线程实现，Memcache等使用多线程实现，因此我们不推荐在Redis中存储太大的内容，否则会阻塞其它请求。

因为缓存操作都是内存操作，只有很少的计算操作，所以在单线程下性能很好。Redis实现的单线程的非阻塞网络I/O模型，适合快速地操作逻辑，有复杂的长逻辑时会影响性能。对于长逻辑应该配置多个实例来提高多核CPU的利用率，也就是说，可以使用单机器多端口来配置多个实例，官方的推荐是一台机器使用8个实例。

它实现的非阻塞I/O模型基于Libevent库中关于Epoll的两个文件加上自己简单实现的事件通知模型，简单小巧，作者的思想就是保持实现简单、减少依赖。由于在服务器中只有一个线程，因此提供了管道来合并请求和批量执行，缩短了通信消耗的时间。

Memcache也使用了非阻塞I/O模型，但是使用了多线程，可以应用于多种场景，请求的逻辑可大可小、可长可短，不会出现一个逻辑复杂的请求阻塞对其它请求的响应的场景。它直接依赖Libevent库实现，依赖比较复杂，损失了在一些特定环境下的高性能。

3．持久机制

Redis提供了两种持久机制，包括RDB和AOF，前者是定时的持久机制，但在出现宕机时可能会出现数据丢失，后者是基于操作日志的持久机制。

Memcahe并不提供持久机制，因为Memache的设计理念就是设计一个单纯的缓存，缓存的数据都是临时的，不应该是持久的，也不应该是一个大数据的数据库，缓存未命中时回源查询数据库是天经地义的，但可以通过第三方库MemcacheDB来支持它的持久性。

4．客户端

常见的Redis Java客户端Jedis使用阻塞I/O，但可以配置连接池，并提供了一致性哈希分片的逻辑，也可以使用开源的客户端分片框架Redic。

Memecache的客户端包括Memcache Java Client、Spy Client、XMemcache等，Memcache Java Client使用阻塞I/O，而Spy Client/XMemcache使用非阻塞I/O。

我们知道，阻塞I/O不需要额外的线程，非阻塞I/O会开启额外的请求线程（在Boss线程池里）监听端口，一个请求在处理后就释放工作者线程（在Worker线程池中），请求线程在监听到有返回结果时，一旦有I/O返回结果就被唤醒，然后开始处理响应数据并写回网络Socket连接，所以从理论上来讲，非阻塞I/O的吞吐量和响应能力会更高。

5．高可用

Redis支持主从节点复制配置，从节点可使用RDB和缓存的AOF命令进行同步和恢复。Redis还支持Sentinel和Cluster（从3.0版本开始）等高可用集群方案。

Memecache不支持高可用模型，可使用第三方Megagent代理，当一个实例宕机时，可以连接另外一个实例来实现。

6．对队列的支持

Redis本身支持lpush/brpop、publish/subscribe/psubscribe等队列和订阅模式。

Memcache不支持队列，可通过第三方MemcachQ来实现。

7．事务

Redis提供了一些在一定程度上支持线程安全和事务的命令，例如：multi/exec、watch、inc等。由于Redis服务器是单线程的，任何单一请求的服务器操作命令都是原子的，但跨客户端的操作并不保证原子性，所以对于同一个连接的多个操作序列也不保证事务。

Memcached的单个命令也是线程安全的，单个连接的多个命令序列不是线程安全的，它也提供了inc等线程安全的自加命令，并提供了gets/cas保证线程安全。

8．数据淘汰策略

Redis提供了丰富的淘汰策略，包括maxmemory、maxmemory-policy、volatile-lru、allkeys-lru、volatile-random、allkeys-random、volatile-ttl、noeviction(return error)等。

Memecache在容量达到指定值后，就基于LRU（Least Recently Used）算法自动删除不使用的缓存。在某些情况下LRU机制反倒会带来麻烦，会将不期待的数据从内存中清除，在这种情况下启动Memcache时，可以通过“M”参数禁止LRU算法。

9．内存分配

Redis为了屏蔽不同平台之间的差异及统计内存占用量等，对内存分配函数进行了一层封装，在程序中统一使用zmalloc、zfree系列函数，这些函数位于zmalloc.h/zmalloc.c文件中。封装就是为了屏蔽底层平台的差异，同时方便自己实现相关的统计函数。具体的实现方式如下：

若系统中存在Google的TC_MALLOC库，则使用tc_malloc一族的函数代替原本的malloc一族的函数。

若当前系统是Mac系统，则使用系统的内存分配函数。

对于其它情况，在每一段分配好的空间前面同时多分配一个定长的字段，用来记录分配的空间大小，通过这种方式来实现简单有效的内存分配。

Memcache采用slab table的方式分配内存，首先把可得的内存按照不同的大小来分类，在使用时根据需求找到最接近于需求大小的块分配，来减少内存碎片，但是这需要进行合理配置才能达到效果。

从上面的对比可以看到，Redis在实现和使用上更简单，但是功能更强大，效率更高，应用也更广泛。下面将对Redis进行初步介绍，给初学者一个初体验式的学习引导。

Redis支持语言：