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內(nèi)部快照和外部快照的優(yōu)缺點(diǎn)（內(nèi)部快照和外部快照的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-07 11:54:47 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 125

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于內(nèi)部快照和外部快照的優(yōu)缺點(diǎn)的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

1、監(jiān)控1t硬盤怎么分快照盤和讀寫盤？
2、Redis 和 Memcached 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)，主要的應(yīng)用場(chǎng)景是什么樣的
3、百度快照有什么用？
4、DES和AES算法的比較各自優(yōu)缺點(diǎn)

內(nèi)部快照和外部快照的優(yōu)缺點(diǎn)（內(nèi)部快照和外部快照的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些）

一、監(jiān)控1t硬盤怎么分快照盤和讀寫盤？

DIY裝機(jī)指的是自行選擇電腦的各個(gè)硬件，這些硬件包括處理器、主板、內(nèi)存、顯卡、硬盤、機(jī)箱、電源等，在保證兼容、合理搭配的同時(shí)將所有的DIY硬件搭配組裝為一臺(tái)完整的電腦，也是所謂的“組裝機(jī)”、“兼容機(jī)”，今天小編再來幫大家科普一下硬盤選購(gòu)知識(shí)和硬盤知識(shí)，教你如何挑選合適的硬盤。

硬盤分為固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤以及混合硬盤三個(gè)類型，而絕大數(shù)的用戶都是采用固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤雙硬盤方案，現(xiàn)在混合硬盤市場(chǎng)需要很小，市場(chǎng)上裝機(jī)常見主要是固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤，我們先來簡(jiǎn)單介紹一下這三個(gè)類型的硬盤知識(shí)吧。

一、硬盤選購(gòu) 的類型：

1、機(jī)械硬盤(HDD)

是一款傳統(tǒng)式硬盤，在沒有固態(tài)硬盤之前都是搭配的機(jī)械硬盤，現(xiàn)在裝機(jī)搭配機(jī)械硬盤多數(shù)作為儲(chǔ)存副盤。機(jī)械硬盤的結(jié)構(gòu)主要是由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制成的磁性碟片、磁頭、轉(zhuǎn)軸、磁頭控制器、控制電機(jī)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口以及緩存等幾個(gè)部分組成。在機(jī)械硬盤在工作的時(shí)候，磁頭懸浮在高速旋轉(zhuǎn)的磁性碟片上進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn)主要是容量大，價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，硬盤破壞可做數(shù)據(jù)恢復(fù)，而缺點(diǎn)主要是速度相比固態(tài)硬盤要慢，發(fā)熱大，噪音大，防震抗摔性差。

2、固態(tài)硬盤(SSD)

固態(tài)硬盤是在機(jī)械硬盤之后推出的一款新型硬盤，也是現(xiàn)在裝機(jī)首選硬盤之一，都是設(shè)為主盤運(yùn)用，大大提升系統(tǒng)速度。固態(tài)硬盤主要是由多個(gè)閃存芯片加主控以及緩存組成的陣列式儲(chǔ)存，屬于以固態(tài)電子儲(chǔ)存芯片陣列制成的一種硬盤。

優(yōu)點(diǎn)主要是相比機(jī)械硬盤，讀取速度更快，尋道時(shí)間更小，能夠提升系統(tǒng)、軟件、游戲等讀寫速度，靜音、防震抗摔性佳，低功耗、輕便、發(fā)熱小。而缺點(diǎn)主要是價(jià)格偏貴、容量較小，大儲(chǔ)存需要的時(shí)候，往往需要搭配機(jī)械硬盤來運(yùn)用。

3、混合硬盤(SSHD)

混合硬盤相當(dāng)于機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的結(jié)合產(chǎn)品，采用容量較小的閃存顆粒作為儲(chǔ)存常用文件，而磁盤才是最為重要的儲(chǔ)存介質(zhì)，而閃存僅僅是起了緩沖的作用，將更多的常用文件保存到閃存內(nèi)減小尋道時(shí)間，從而提升效率。

混合硬盤優(yōu)缺點(diǎn)主要是讀寫速度相比機(jī)械硬盤要快，但是速度不如固態(tài)硬盤，與機(jī)械硬盤同樣，發(fā)熱顯著，有顯著噪音，有震動(dòng)。

二、硬盤選購(gòu) 的品牌

1、機(jī)械硬盤：西部數(shù)據(jù)(WD)、希捷(ST)

2、固態(tài)硬盤：三星、Intel、浦科特、Toshiba、建興、閃迪、金士頓、威剛、WD、影馳、七彩虹、臺(tái)電等。

一般來說，首選三星、intel、浦科特，不過價(jià)格偏貴，其次金士頓、閃迪、Toshiba等，性價(jià)比品牌可以影馳、威剛、臺(tái)電、七彩虹等。

三、硬盤選購(gòu) 的容量

同價(jià)位情況下，機(jī)械硬盤的容量要比固態(tài)硬盤要大很多，因此大儲(chǔ)存的情況下，必須搭配機(jī)械硬盤作為儲(chǔ)存運(yùn)用，除非你是土豪，直接購(gòu)買大容量的固態(tài)硬盤。

固態(tài)硬盤容量通常：120G、240G、320G、500G、1T、2T或者以上等。不過現(xiàn)在基本都是選用120G、240G容量為主，因?yàn)榇笕萘康墓虘B(tài)硬盤價(jià)格絕對(duì)讓你懷疑人生，不過相信經(jīng)過固態(tài)硬盤多年的發(fā)展，大容量會(huì)越來越主流，越來越便宜。

機(jī)械硬盤容量通常：1T、2T、3T、4T或者以上等。一般基本都是選用1T、2T機(jī)械硬盤，再大的基本用不到，除非真有這樣的儲(chǔ)存需要。

四、硬盤選購(gòu) 的接口

機(jī)械硬盤現(xiàn)在都是SATA3接口，而固態(tài)硬盤常見的有：SATA 3接口，PCI-E接口，M.2接口，其中M.2之間也有不一樣的規(guī)格，主要由2242、2260、2280三種規(guī)格。

SATA3接口的固態(tài)硬盤是現(xiàn)在運(yùn)用廣泛的，而M.2接口固態(tài)硬盤慢慢主流起來，而PCI-E接口一般運(yùn)用在高端機(jī)上，擁有更高的速度體驗(yàn)。

五、硬盤選購(gòu) 的尺寸

臺(tái)式電腦機(jī)械硬盤都是3.5英寸，而SATA3接口的固態(tài)硬盤是2.5寸的，與筆記本的機(jī)械硬盤尺寸相似，因此也可以運(yùn)用在筆記本上。PCI-E接口的固態(tài)硬盤只適于臺(tái)式電腦，并不合適筆記本，而M.2和SATA的固態(tài)硬盤，臺(tái)式電腦和筆記本都是通用的。

不過對(duì)于現(xiàn)在的筆記本和臺(tái)式電腦來說，M.2接口的固態(tài)硬盤外形小巧，打破了SATA接口帶來的性能瓶頸，因此裝機(jī)之家小編堅(jiān)信，M.2接口的固態(tài)硬盤才是未來趨勢(shì)。

是什么決定了固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤速度?

固態(tài)硬盤主要是顆粒與主控，固態(tài)的顆粒與主控好壞決定了一款固態(tài)硬盤的性能，顆粒與主控越好，無疑固態(tài)硬盤的速度越強(qiáng)。

SSD的顆粒的傳統(tǒng)分類：SLC、MLC、TLC，SLC顆粒要強(qiáng)于MLC，而MLC顆粒又強(qiáng)于TLC，不過SLC顆粒在現(xiàn)在市場(chǎng)基本很少，(裝機(jī)之家原創(chuàng))主要是價(jià)格偏貴，現(xiàn)在中高端的固態(tài)還是MLC顆粒的天下，而TLC顆粒成本較低，性能與壽命不如MLC，定位市場(chǎng)入門級(jí)固態(tài)硬盤。

SLC = Single-Level Cell ，即1bit/cell，速度快壽命長(zhǎng)，價(jià)格超貴(約MLC 3倍以上的價(jià)格)，約10萬次擦寫壽命。

MLC = Multi-Level Cell，即2bit/cell，速度一般壽命一般，價(jià)格一般，約1000--3000次擦寫壽命。

TLC = Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也有Flash廠家叫8LC，速度慢壽命短，價(jià)格便宜，約1000次擦寫壽命。

主流主控品牌：群聯(lián)、Marvell、三星、臺(tái)系主控(常見的臺(tái)系主控包括慧榮Silicon Motion和智微Jmicron以及群聯(lián)Phison三家公司，現(xiàn)在相當(dāng)多的固態(tài)硬盤廠家都在用這三家的主控，主要是因?yàn)槌杀镜土喈?dāng)受各大固態(tài)廠家喜愛。)等，而這類主控品牌中，主控芯片又有眾多型號(hào)，不一樣型號(hào)性能也有很大不一樣，小編就不一一介紹。

機(jī)械硬盤影響磁盤速度的主要原因還是緩存的大小，緩存越大磁頭讀寫命中率越高，速度也就越快。此外轉(zhuǎn)速快的比轉(zhuǎn)速慢的讀寫速度要快點(diǎn) ，但是機(jī)械硬盤在高轉(zhuǎn)速的同時(shí)會(huì)帶來溫升快、溫度高、磨損快，因此會(huì)更加容易破壞硬盤，建議轉(zhuǎn)速容量相同的磁盤宜選擇緩存大獲選低轉(zhuǎn)速高緩存的，此外還有硬盤的單碟容量(單碟容量越大性能越高)、接口對(duì)性能也有影響。

硬盤選購(gòu) 的搭配建議：

如今裝機(jī)基本都是首選固態(tài)硬盤了，在儲(chǔ)存空間足夠運(yùn)用的情況下，建議單獨(dú)搭配固態(tài)硬盤，但是如果對(duì)儲(chǔ)存要求較高的情況下，比如游戲眾多，平時(shí)有存小電影的習(xí)慣，還有一些是行業(yè)需要，那么建議固態(tài)+機(jī)械雙硬盤方案，固態(tài)設(shè)為主盤，而機(jī)械設(shè)為副盤，雙劍合璧，既滿足速度又滿足儲(chǔ)存需要。

二、Redis 和 Memcached 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)，主要的應(yīng)用場(chǎng)景是什么樣的

Redis 和 Memcache 都是基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。Memcached是高性能分布式內(nèi)存緩存服務(wù)；Redis是一個(gè)開源的key-value存儲(chǔ)系統(tǒng)。與Memcached類似，Redis將大部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，支持的數(shù)據(jù)類型包括：字符串、哈希表、鏈表、等數(shù)據(jù)類型的相關(guān)操作。下面我們來進(jìn)行來看一下redis和memcached的區(qū)別。權(quán)威比較

Redis的作者Salvatore Sanfilippo曾經(jīng)對(duì)這兩種基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行過比較：

Redis支持服務(wù)器端的數(shù)據(jù)操作：Redis相比Memcached來說，擁有更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和并支持更豐富的數(shù)據(jù)操作，通常在Memcached里，你需要將數(shù)據(jù)拿到客戶端來進(jìn)行類似的修改再set回去。這大大增加了網(wǎng)絡(luò)IO的次數(shù)和數(shù)據(jù)體積。在Redis中，這些復(fù)雜的操作通常和一般的GET/SET一樣高效。所以，如果需要緩存能夠支持更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和操作，那么Redis會(huì)是不錯(cuò)的選擇。

內(nèi)存使用效率對(duì)比：使用簡(jiǎn)單的key-value存儲(chǔ)的話，Memcached的內(nèi)存利用率更高，而如果Redis采用hash結(jié)構(gòu)來做key-value存儲(chǔ)，由于其組合式的壓縮，其內(nèi)存利用率會(huì)高于Memcached。

性能對(duì)比：由于Redis只使用單核，而Memcached可以使用多核，所以平均每一個(gè)核上Redis在存儲(chǔ)小數(shù)據(jù)時(shí)比Memcached性能更高。而在100k以上的數(shù)據(jù)中，Memcached性能要高于Redis，雖然Redis最近也在存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)的性能上進(jìn)行優(yōu)化，但是比起Memcached，還是稍有遜色。

具體為什么會(huì)出現(xiàn)上面的結(jié)論，以下為收集到的資料：

1、數(shù)據(jù)類型支持不同

與Memcached僅支持簡(jiǎn)單的key-value結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)記錄不同，Redis支持的數(shù)據(jù)類型要豐富得多。最為常用的數(shù)據(jù)類型主要由五種：String、Hash、List、Set和Sorted Set。Redis內(nèi)部使用一個(gè)redisObject對(duì)象來表示所有的key和value。redisObject最主要的信息如圖所示：

type代表一個(gè)value對(duì)象具體是何種數(shù)據(jù)類型，encoding是不同數(shù)據(jù)類型在redis內(nèi)部的存儲(chǔ)方式，比如：type=string代表value存儲(chǔ)的是一個(gè)普通字符串，那么對(duì)應(yīng)的encoding可以是raw或者是int，如果是int則代表實(shí)際redis內(nèi)部是按數(shù)值型類存儲(chǔ)和表示這個(gè)字符串的，當(dāng)然前提是這個(gè)字符串本身可以用數(shù)值表示，比如:”123″ “456”這樣的字符串。只有打開了Redis的虛擬內(nèi)存功能，vm字段字段才會(huì)真正的分配內(nèi)存，該功能默認(rèn)是關(guān)閉狀態(tài)的。

1）String

常用命令：set/get/decr/incr/mget等；

應(yīng)用場(chǎng)景：String是最常用的一種數(shù)據(jù)類型，普通的key/value存儲(chǔ)都可以歸為此類；

實(shí)現(xiàn)方式：String在redis內(nèi)部存儲(chǔ)默認(rèn)就是一個(gè)字符串，被redisObject所引用，當(dāng)遇到incr、decr等操作時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成數(shù)值型進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)redisObject的encoding字段為int。

2）Hash

常用命令：hget/hset/hgetall等

應(yīng)用場(chǎng)景：我們要存儲(chǔ)一個(gè)用戶信息對(duì)象數(shù)據(jù)，其中包括用戶ID、用戶姓名、年齡和生日，通過用戶ID我們希望獲取該用戶的姓名或者年齡或者生日；

實(shí)現(xiàn)方式：Redis的Hash實(shí)際是內(nèi)部存儲(chǔ)的Value為一個(gè)HashMap，并提供了直接存取這個(gè)Map成員的接口。如圖所示，Key是用戶ID, value是一個(gè)Map。這個(gè)Map的key是成員的屬性名，value是屬性值。這樣對(duì)數(shù)據(jù)的修改和存取都可以直接通過其內(nèi)部Map的Key(Redis里稱內(nèi)部Map的key為field), 也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標(biāo)簽) 就可以操作對(duì)應(yīng)屬性數(shù)據(jù)。當(dāng)前HashMap的實(shí)現(xiàn)有兩種方式：當(dāng)HashMap的成員比較少時(shí)Redis為了節(jié)省內(nèi)存會(huì)采用類似一維數(shù)組的方式來緊湊存儲(chǔ)，而不會(huì)采用真正的HashMap結(jié)構(gòu)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的value的redisObject的encoding為zipmap，當(dāng)成員數(shù)量增大時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成真正的HashMap,此時(shí)encoding為ht。

3）List

常用命令：lpush/rpush/lpop/rpop/lrange等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis list的應(yīng)用場(chǎng)景非常多，也是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，比如twitter的關(guān)注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)；

實(shí)現(xiàn)方式：Redis list的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過帶來了部分額外的內(nèi)存開銷，Redis內(nèi)部的很多實(shí)現(xiàn)，包括發(fā)送緩沖隊(duì)列等也都是用的這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4）Set

常用命令：sadd/spop/smembers/sunion等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis set對(duì)外提供的功能與list類似是一個(gè)列表的功能，特殊之處在于set是可以自動(dòng)排重的，當(dāng)你需要存儲(chǔ)一個(gè)列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，set是一個(gè)很好的選擇，并且set提供了判斷某個(gè)成員是否在一個(gè)set集合內(nèi)的重要接口，這個(gè)也是list所不能提供的；

實(shí)現(xiàn)方式：set 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是一個(gè) value永遠(yuǎn)為null的HashMap，實(shí)際就是通過計(jì)算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個(gè)成員是否在集合內(nèi)的原因。

5）Sorted Set

常用命令：zadd/zrange/zrem/zcard等；

應(yīng)用場(chǎng)景：Redis sorted set的使用場(chǎng)景與set類似，區(qū)別是set不是自動(dòng)有序的，而sorted set可以通過用戶額外提供一個(gè)優(yōu)先級(jí)(score)的參數(shù)來為成員排序，并且是插入有序的，即自動(dòng)排序。當(dāng)你需要一個(gè)有序的并且不重復(fù)的集合列表，那么可以選擇sorted set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如twitter 的public timeline可以以發(fā)表時(shí)間作為score來存儲(chǔ)，這樣獲取時(shí)就是自動(dòng)按時(shí)間排好序的。

實(shí)現(xiàn)方式：Redis sorted set的內(nèi)部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和有序，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表里存放的是所有的成員，排序依據(jù)是HashMap里存的score,使用跳躍表的結(jié)構(gòu)可以獲得比較高的查找效率，并且在實(shí)現(xiàn)上比較簡(jiǎn)單。

2、內(nèi)存管理機(jī)制不同

在Redis中，并不是所有的數(shù)據(jù)都一直存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。這是和Memcached相比一個(gè)最大的區(qū)別。當(dāng)物理內(nèi)存用完時(shí)，Redis可以將一些很久沒用到的value交換到磁盤。Redis只會(huì)緩存所有的key的信息，如果Redis發(fā)現(xiàn)內(nèi)存的使用量超過了某一個(gè)閥值，將觸發(fā)swap的操作，Redis根據(jù)“swappability = age*log(size_in_memory)”計(jì)算出哪些key對(duì)應(yīng)的value需要swap到磁盤。然后再將這些key對(duì)應(yīng)的value持久化到磁盤中，同時(shí)在內(nèi)存中清除。這種特性使得Redis可以保持超過其機(jī)器本身內(nèi)存大小的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，機(jī)器本身的內(nèi)存必須要能夠保持所有的key，畢竟這些數(shù)據(jù)是不會(huì)進(jìn)行swap操作的。同時(shí)由于Redis將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)swap到磁盤中的時(shí)候，提供服務(wù)的主線程和進(jìn)行swap操作的子線程會(huì)共享這部分內(nèi)存，所以如果更新需要swap的數(shù)據(jù)，Redis將阻塞這個(gè)操作，直到子線程完成swap操作后才可以進(jìn)行修改。當(dāng)從Redis中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果讀取的key對(duì)應(yīng)的value不在內(nèi)存中，那么Redis就需要從swap文件中加載相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后再返回給請(qǐng)求方。這里就存在一個(gè)I/O線程池的問題。在默認(rèn)的情況下，Redis會(huì)出現(xiàn)阻塞，即完成所有的swap文件加載后才會(huì)相應(yīng)。這種策略在客戶端的數(shù)量較小，進(jìn)行批量操作的時(shí)候比較合適。但是如果將Redis應(yīng)用在一個(gè)大型的網(wǎng)站應(yīng)用程序中，這顯然是無法滿足大并發(fā)的情況的。所以Redis運(yùn)行我們?cè)O(shè)置I/O線程池的大小，對(duì)需要從swap文件中加載相應(yīng)數(shù)據(jù)的讀取請(qǐng)求進(jìn)行并發(fā)操作，減少阻塞的時(shí)間。

對(duì)于像Redis和Memcached這種基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來說，內(nèi)存管理的效率高低是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)C語言中的malloc/free函數(shù)是最常用的分配和釋放內(nèi)存的方法，但是這種方法存在著很大的缺陷：首先，對(duì)于開發(fā)人員來說不匹配的malloc和free容易造成內(nèi)存泄露；其次頻繁調(diào)用會(huì)造成大量?jī)?nèi)存碎片無法回收重新利用，降低內(nèi)存利用率；最后作為系統(tǒng)調(diào)用，其系統(tǒng)開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般函數(shù)調(diào)用。所以，為了提高內(nèi)存的管理效率，高效的內(nèi)存管理方案都不會(huì)直接使用malloc/free調(diào)用。Redis和Memcached均使用了自身設(shè)計(jì)的內(nèi)存管理機(jī)制，但是實(shí)現(xiàn)方法存在很大的差異，下面將會(huì)對(duì)兩者的內(nèi)存管理機(jī)制分別進(jìn)行介紹。

Memcached默認(rèn)使用Slab Allocation機(jī)制管理內(nèi)存，其主要思想是按照預(yù)先規(guī)定的大小，將分配的內(nèi)存分割成特定長(zhǎng)度的塊以存儲(chǔ)相應(yīng)長(zhǎng)度的key-value數(shù)據(jù)記錄，以完全解決內(nèi)存碎片問題。Slab Allocation機(jī)制只為存儲(chǔ)外部數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，也就是說所有的key-value數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在Slab Allocation系統(tǒng)里，而Memcached的其它內(nèi)存請(qǐng)求則通過普通的malloc/free來申請(qǐng)，因?yàn)檫@些請(qǐng)求的數(shù)量和頻率決定了它們不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能造成影響Slab Allocation的原理相當(dāng)簡(jiǎn)單。如圖所示，它首先從操作系統(tǒng)申請(qǐng)一大塊內(nèi)存，并將其分割成各種尺寸的塊Chunk，并把尺寸相同的塊分成組Slab Class。其中，Chunk就是用來存儲(chǔ)key-value數(shù)據(jù)的最小單位。每個(gè)Slab Class的大小，可以在Memcached啟動(dòng)的時(shí)候通過制定Growth Factor來控制。假定圖中Growth Factor的取值為1.25，如果第一組Chunk的大小為88個(gè)字節(jié)，第二組Chunk的大小就為112個(gè)字節(jié)，依此類推。

當(dāng)Memcached接收到客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)時(shí)首先會(huì)根據(jù)收到數(shù)據(jù)的大小選擇一個(gè)最合適的Slab Class，然后通過查詢Memcached保存著的該Slab Class內(nèi)空閑Chunk的列表就可以找到一個(gè)可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的Chunk。當(dāng)一條數(shù)據(jù)庫(kù)過期或者丟棄時(shí)，該記錄所占用的Chunk就可以回收，重新添加到空閑列表中。

從以上過程我們可以看出Memcached的內(nèi)存管理制效率高，而且不會(huì)造成內(nèi)存碎片，但是它最大的缺點(diǎn)就是會(huì)導(dǎo)致空間浪費(fèi)。因?yàn)槊總€(gè)Chunk都分配了特定長(zhǎng)度的內(nèi)存空間，所以變長(zhǎng)數(shù)據(jù)無法充分利用這些空間。如圖所示，將100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存到128個(gè)字節(jié)的Chunk中，剩余的28個(gè)字節(jié)就浪費(fèi)掉了。

Redis的內(nèi)存管理主要通過源碼中zmalloc.h和zmalloc.c兩個(gè)文件來實(shí)現(xiàn)的。Redis為了方便內(nèi)存的管理，在分配一塊內(nèi)存之后，會(huì)將這塊內(nèi)存的大小存入內(nèi)存塊的頭部。如圖所示，real_ptr是redis調(diào)用malloc后返回的指針。redis將內(nèi)存塊的大小size存入頭部，size所占據(jù)的內(nèi)存大小是已知的，為size_t類型的長(zhǎng)度，然后返回ret_ptr。當(dāng)需要釋放內(nèi)存的時(shí)候，ret_ptr被傳給內(nèi)存管理程序。通過ret_ptr，程序可以很容易的算出real_ptr的值，然后將real_ptr傳給free釋放內(nèi)存。

Redis通過定義一個(gè)數(shù)組來記錄所有的內(nèi)存分配情況，這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度為ZMALLOC_MAX_ALLOC_STAT。數(shù)組的每一個(gè)元素代表當(dāng)前程序所分配的內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)，且內(nèi)存塊的大小為該元素的下標(biāo)。在源碼中，這個(gè)數(shù)組為zmalloc_allocations。zmalloc_allocations[16]代表已經(jīng)分配的長(zhǎng)度為16bytes的內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)。zmalloc.c中有一個(gè)靜態(tài)變量used_memory用來記錄當(dāng)前分配的內(nèi)存總大小。所以，總的來看，Redis采用的是包裝的mallc/free，相較于Memcached的內(nèi)存管理方法來說，要簡(jiǎn)單很多。

3、數(shù)據(jù)持久化支持

Redis雖然是基于內(nèi)存的存儲(chǔ)系統(tǒng)，但是它本身是支持內(nèi)存數(shù)據(jù)的持久化的，而且提供兩種主要的持久化策略：RDB快照和AOF日志。而memcached是不支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化操作的。

1）RDB快照

Redis支持將當(dāng)前數(shù)據(jù)的快照存成一個(gè)數(shù)據(jù)文件的持久化機(jī)制，即RDB快照。但是一個(gè)持續(xù)寫入的數(shù)據(jù)庫(kù)如何生成快照呢？Redis借助了fork命令的copy on write機(jī)制。在生成快照時(shí)，將當(dāng)前進(jìn)程fork出一個(gè)子進(jìn)程，然后在子進(jìn)程中循環(huán)所有的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫成為RDB文件。我們可以通過Redis的save指令來配置RDB快照生成的時(shí)機(jī)，比如配置10分鐘就生成快照，也可以配置有1000次寫入就生成快照，也可以多個(gè)規(guī)則一起實(shí)施。這些規(guī)則的定義就在Redis的配置文件中，你也可以通過Redis的CONFIG SET命令在Redis運(yùn)行時(shí)設(shè)置規(guī)則，不需要重啟Redis。

Redis的RDB文件不會(huì)壞掉，因?yàn)槠鋵懖僮魇窃谝粋€(gè)新進(jìn)程中進(jìn)行的，當(dāng)生成一個(gè)新的RDB文件時(shí)，Redis生成的子進(jìn)程會(huì)先將數(shù)據(jù)寫到一個(gè)臨時(shí)文件中，然后通過原子性rename系統(tǒng)調(diào)用將臨時(shí)文件重命名為RDB文件，這樣在任何時(shí)候出現(xiàn)故障，Redis的RDB文件都總是可用的。同時(shí)，Redis的RDB文件也是Redis主從同步內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中的一環(huán)。RDB有他的不足，就是一旦數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問題，那么我們的RDB文件中保存的數(shù)據(jù)并不是全新的，從上次RDB文件生成到Redis停機(jī)這段時(shí)間的數(shù)據(jù)全部丟掉了。在某些業(yè)務(wù)下，這是可以忍受的。

2）AOF日志

AOF日志的全稱是append only file，它是一個(gè)追加寫入的日志文件。與一般數(shù)據(jù)庫(kù)的binlog不同的是，AOF文件是可識(shí)別的純文本，它的內(nèi)容就是一個(gè)個(gè)的Redis標(biāo)準(zhǔn)命令。只有那些會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生修改的命令才會(huì)追加到AOF文件。每一條修改數(shù)據(jù)的命令都生成一條日志，AOF文件會(huì)越來越大，所以Redis又提供了一個(gè)功能，叫做AOF rewrite。其功能就是重新生成一份AOF文件，新的AOF文件中一條記錄的操作只會(huì)有一次，而不像一份老文件那樣，可能記錄了對(duì)同一個(gè)值的多次操作。其生成過程和RDB類似，也是fork一個(gè)進(jìn)程，直接遍歷數(shù)據(jù)，寫入新的AOF臨時(shí)文件。在寫入新文件的過程中，所有的寫操作日志還是會(huì)寫到原來老的AOF文件中，同時(shí)還會(huì)記錄在內(nèi)存緩沖區(qū)中。當(dāng)重完操作完成后，會(huì)將所有緩沖區(qū)中的日志一次性寫入到臨時(shí)文件中。然后調(diào)用原子性的rename命令用新的AOF文件取代老的AOF文件。

AOF是一個(gè)寫文件操作，其目的是將操作日志寫到磁盤上，所以它也同樣會(huì)遇到我們上面說的寫操作的流程。在Redis中對(duì)AOF調(diào)用write寫入后，通過appendfsync選項(xiàng)來控制調(diào)用fsync將其寫到磁盤上的時(shí)間，下面appendfsync的三個(gè)設(shè)置項(xiàng)，安全強(qiáng)度逐漸變強(qiáng)。

appendfsync no 當(dāng)設(shè)置appendfsync為no的時(shí)候，Redis不會(huì)主動(dòng)調(diào)用fsync去將AOF日志內(nèi)容同步到磁盤，所以這一切就完全依賴于操作系統(tǒng)的調(diào)試了。對(duì)大多數(shù)Linux操作系統(tǒng)，是每30秒進(jìn)行一次fsync，將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到磁盤上。

appendfsync everysec 當(dāng)設(shè)置appendfsync為everysec的時(shí)候，Redis會(huì)默認(rèn)每隔一秒進(jìn)行一次fsync調(diào)用，將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到磁盤。但是當(dāng)這一次的fsync調(diào)用時(shí)長(zhǎng)超過1秒時(shí)。Redis會(huì)采取延遲fsync的策略，再等一秒鐘。也就是在兩秒后再進(jìn)行fsync，這一次的fsync就不管會(huì)執(zhí)行多長(zhǎng)時(shí)間都會(huì)進(jìn)行。這時(shí)候由于在fsync時(shí)文件描述符會(huì)被阻塞，所以當(dāng)前的寫操作就會(huì)阻塞。所以結(jié)論就是，在絕大多數(shù)情況下，Redis會(huì)每隔一秒進(jìn)行一次fsync。在最壞的情況下，兩秒鐘會(huì)進(jìn)行一次fsync操作。這一操作在大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中被稱為group commit，就是組合多次寫操作的數(shù)據(jù)，一次性將日志寫到磁盤。

appednfsync always 當(dāng)設(shè)置appendfsync為always時(shí)，每一次寫操作都會(huì)調(diào)用一次fsync，這時(shí)數(shù)據(jù)是最安全的，當(dāng)然，由于每次都會(huì)執(zhí)行fsync，所以其性能也會(huì)受到影響。

對(duì)于一般性的業(yè)務(wù)需求，建議使用RDB的方式進(jìn)行持久化，原因是RDB的開銷并相比AOF日志要低很多，對(duì)于那些無法忍數(shù)據(jù)丟失的應(yīng)用，建議使用AOF日志。

4、集群管理的不同

Memcached是全內(nèi)存的數(shù)據(jù)緩沖系統(tǒng)，Redis雖然支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，但是全內(nèi)存畢竟才是其高性能的本質(zhì)。作為基于內(nèi)存的存儲(chǔ)系統(tǒng)來說，機(jī)器物理內(nèi)存的大小就是系統(tǒng)能夠容納的最大數(shù)據(jù)量。如果需要處理的數(shù)據(jù)量超過了單臺(tái)機(jī)器的物理內(nèi)存大小，就需要構(gòu)建分布式集群來擴(kuò)展存儲(chǔ)能力。

Memcached本身并不支持分布式，因此只能在客戶端通過像一致性哈希這樣的分布式算法來實(shí)現(xiàn)Memcached的分布式存儲(chǔ)。下圖給出了Memcached的分布式存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。當(dāng)客戶端向Memcached集群發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先會(huì)通過內(nèi)置的分布式算法計(jì)算出該條數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后數(shù)據(jù)會(huì)直接發(fā)送到該節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)。但客戶端查詢數(shù)據(jù)時(shí)，同樣要計(jì)算出查詢數(shù)據(jù)所在的節(jié)點(diǎn)，然后直接向該節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢請(qǐng)求以獲取數(shù)據(jù)。

相較于Memcached只能采用客戶端實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)，Redis更偏向于在服務(wù)器端構(gòu)建分布式存儲(chǔ)。最新版本的Redis已經(jīng)支持了分布式存儲(chǔ)功能。Redis Cluster是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了分布式且允許單點(diǎn)故障的Redis高級(jí)版本，它沒有中心節(jié)點(diǎn)，具有線性可伸縮的功能。下圖給出Redis Cluster的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間通過二進(jìn)制協(xié)議進(jìn)行通信，節(jié)點(diǎn)與客戶端之間通過ascii協(xié)議進(jìn)行通信。在數(shù)據(jù)的放置策略上，Redis Cluster將整個(gè)key的數(shù)值域分成4096個(gè)哈希槽，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)哈希槽，也就是說當(dāng)前Redis Cluster支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)就是4096。Redis Cluster使用的分布式算法也很簡(jiǎn)單：crc16( key ) % HASH_SLOTS_NUMBER。

為了保證單點(diǎn)故障下的數(shù)據(jù)可用性，Redis Cluster引入了Master節(jié)點(diǎn)和Slave節(jié)點(diǎn)。在Redis Cluster中，每個(gè)Master節(jié)點(diǎn)都會(huì)有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)用于冗余的Slave節(jié)點(diǎn)。這樣在整個(gè)集群中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的宕機(jī)都不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不可用。當(dāng)Master節(jié)點(diǎn)退出后，集群會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)成為新的Master節(jié)點(diǎn)。

發(fā)布于 2017-02-09

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張光宇

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先說Redis的特點(diǎn)

Redis 有各種豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果和業(yè)務(wù)對(duì)口，用起來會(huì)非常方便（比如Timeline, JobQueue等場(chǎng)合）。

Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化，雖然無法像數(shù)據(jù)庫(kù)那樣完善，但對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)這種場(chǎng)景，完全夠用了。

Memcached的特點(diǎn)

純粹的cache，意思是一般只會(huì)expire cache而不會(huì)修改(或append)cache。區(qū)別就在于，你fetch的時(shí)候總會(huì)考慮cache missing的情況。

作為cache時(shí)，關(guān)于性能比較