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Redis vs. MongoDB:Was Sie wissen müssen

Datenbanken erfreuen sich täglich großer Beliebtheit und werden von vielen Organisationen für eine Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet. Viele Organisationen setzen innovative Techniken ein, um mit ihrer Datenspeicherung umzugehen. Diese Unternehmen wechseln häufig zwischen Datenbanken, um ihre Speicherung und Datenzuordnung entsprechend ihren Geschäftsanforderungen zu optimieren.

Unternehmen mit wachsendem Datenbedarf nutzen Datenbanken mit dynamischen Funktionalitäten. Die Entscheidung, welche Datenbank für jedes dieser Unternehmen perfekt ist, kann jedoch sehr subjektiv sein. Wenn es um die Datenbankverwaltung geht, wählen Sie zwischen Redis und MongoDB kann relativ herausfordernd sein.

Dieser Artikel bietet eine umfassende Analyse beider Datenbanken und zeigt die Unterschiede auf. Darüber hinaus gibt Ihnen der Artikel einen kurzen Überblick über beide Datenbanken und ihre Funktionen.

Einführung in Redis

Remote Dictionary Server (Redis) ist eine Open-Source-Datenplattform, die die Speicherung verschiedener Datentypen und großer Datenmengen mit funktionaler Geschwindigkeit unterstützt. Es bietet Datenstrukturen wie Strings und Listen mit Bereichsabfragen, Bitmaps, Hyperlogs, Geoindizes und Streams. Es enthält integrierte Replikation, Lua-Skripting, LRU-Eviction, Transaktionen und verschiedene Ebenen der Persistenz auf der Festplatte. Es bietet Hochverfügbarkeit über Redis Sentinel und automatische Partitionierung mit dem Redis-Cluster.

Herkömmliche Datenbanken haben Nachteile, die Redis behebt. Diese Nachteile umfassen; fehlende Unterstützung für verschiedene Datentypen und unzureichender Speicher zum Speichern großer Datenmengen. Die Schwachstellen in RDBMS werden mithilfe von NoSQL-Datenbanken wie Redis behoben.

Redis arbeitet mit einem In-Memory-Datensatz, um die höchste Leistung zu erzielen. Ein Benutzer kann seine Daten beibehalten, indem er den Datensatz regelmäßig auf die Festplatte ausgibt oder jeden Befehl je nach Anwendungsfall an ein festplattenbasiertes Protokoll anhängt. Sie können die Persistenz auch deaktivieren, wenn sie einen funktionsreichen, vernetzten In-Memory-Cache benötigen.

Redis unterstützt die asynchrone Replikation mit schneller, nicht blockierender erster Synchronisierung und automatischer Wiederverbindung mit teilweiser Neusynchronisierung auf Netsplit. Redis enthält auch andere Funktionen, die die meisten Programmiersprachen verwenden können. Da Redis in ANSI C geschrieben ist, funktioniert es in den meisten Posix-Systemen wie Linux und OS X, ohne externe Abhängigkeiten zu benötigen. Auf diesen beiden Betriebssystemen wird Redis hauptsächlich entwickelt und getestet. Es wird empfohlen, Linux für die Bereitstellung zu verwenden. Redis kann auch in von Solaris abgeleiteten Systemen wie SmartOS funktionieren. Redis bietet keine offizielle Unterstützung für Windows-Builds.

Warum unterscheidet sich Redis von anderen Datenbanksystemen?

Die Idee eines Systems, das gleichzeitig als Store und Cache betrachtet wird, wurde durch Redis berühmt. Es verwendete ein Design, bei dem Daten ständig modifiziert und vom Zentralcomputer gelesen und auf Platten gespeichert werden, die für den wahlfreien Datenzugriff ungeeignet sind. Darüber hinaus rekonstruiert dieses Design die Daten wieder im Speicher, sobald das System neu gestartet wird. Gleichzeitig bietet Redis ein im Vergleich zu einem relationalen Datenbankmanagementsystem (RDMS) ungewöhnliches Datenmodell.

In Redis führen Benutzerbefehle bestimmte Operationen mit bestimmten abstrakten Datentypen aus, anstatt eine von der Datenbank-Engine ausgeführte Abfrage zu beschreiben. Daher müssen Daten für einen schnellen Abruf ohne Hilfe des Datenbanksystems in Form von Sekundärindizes, Aggregationen oder anderen Merkmalen, die in herkömmlichen RDBMS üblich sind, geeignet gespeichert werden.

Die Implementierung von Redis verwendet den Fork-Systemaufruf, um den Prozess zu duplizieren, der die Daten enthält, sodass der übergeordnete Prozess weiterhin Clients bedient, während der untergeordnete Prozess eine Kopie der Daten auf der Festplatte erstellt.

Redis-Datentypen

Redis unterscheidet sich von anderen strukturierten Speichersystemen dadurch, dass es nicht nur Zeichenfolgen, sondern auch abstrakte Datentypen wie z. Listen von Zeichenfolgen, Sätze von Zeichenfolgen (die Sammlungen sich nicht wiederholender unsortierter Elemente sind), Hash-Tabellen, in denen Schlüssel und Werte Zeichenfolgen sind, sortierte Sätze von Zeichenfolgen (die Sammlungen von sich nicht wiederholenden Elementen sind, die nach einer Gleitkommazahl namens die Punktzahl), Strom von Einträgen, die Verbrauchergruppen und Geodaten enthalten.

Andere Datentypen, die basierend auf der Redis-Modul-API unterstützt werden, sind:

  1. Graph- RedisGraph, die einen abfragbaren Eigenschaftsgraphen implementieren
  2. Bloom-Filter – RedisBloom, der eine Reihe probabilistischer Datenstrukturen für Redis implementiert
  3. Zeitreihen – RedisTimeSeries, das eine Zeitreihendatenstruktur implementiert
  4. JSON – RedisJSON, das den JavaScript Object Notation Data Interchange Standard (ECMA-404) als nativen Datentyp implementiert

Redis-Beliebtheit

Laut den monatlichen Rankings von DB-Engines ist Redis normalerweise die beliebteste Key-Value-Datenbank. Basierend auf Benutzerbewertungen wurde sie auch als vierte NoSQL-Datenbank in Bezug auf Benutzerzufriedenheit und Marktpräsenz eingestuft. Es ist auch die beliebteste NoSQL-Datenbank in Containern und belegt im Datastore 2019 den vierten Platz im Ranking der Website stackshare.io. Die Stack Overflow-Entwicklerumfrage von 2017, 18, 19, 20 und 21 wurde zur beliebtesten Datenbank gewählt.

Schlüsselfunktionen in Redis

In Redis ist eine breite Palette von Funktionen vorhanden, was es zu einer beliebten Wahl gegenüber anderen Datenbanken macht. Zu diesen Funktionen gehören:

  1. Tenacity- Diese Datenbank ermöglicht das Speichern mehrerer Datentypen im Hauptspeicher. Asynchrone Datenänderungen gemäß Aktualisierungen werden basierend auf der verstrichenen Zeit oder dem Aktualisierungszeitpunkt der Daten auf der Festplatte gespeichert. Es bietet auch hohe Verfügbarkeit und einen Nur-Anhängen-Dateipersistenzmodus.
  2. Geschwindigkeit – Diese Datenbank ist im Vergleich zu anderen Datenspeichern schnell. Redis behauptet, es sei schneller, weil es innerhalb von Sekundenbruchteilen große Datenmengen im Primärspeicher speichert.
  3. Lua-Scripting – Dieses Scripting funktioniert als eines der am schnellsten ausgeführten Scripts. Redis hat sein Skript in der Lua-Sprache erstellt, um sein Ziel zu erreichen, Benutzer mit schnellen Datendiensten zu versorgen. Lua ist vorteilhaft, da seine Initialisierung schneller ist und Skripte schneller ausgeführt werden, ohne die Datenbank für eine Antwort zu stören oder zu verlangsamen.

Einführung in MongoDB

MongoDB ist eine Open-Source-NoSQL-Datenbank, die Werte im BSON-Format akzeptiert. Es akzeptiert keine Eingabewerte im Tabellenformat. Daten werden in Sammlungen und Dokumenten gespeichert, da MongoDB eine dokumentenorientierte Datenbank ist. Diese Datenbank überwindet einige Nachteile, die in herkömmlichen RDMS vorhanden waren.

Viele Entwickler kämpfen immer wieder mit Aufgaben wie der Replikation, der Partitionierung von Daten und dem zeitraubenden Schreibprozess. MongoDB ist eine perfekte Datenbanklösung, die diese Probleme überwindet und leicht, flexibel und präzise ist.

Schlüsselfunktionen in MongoDB

Diese Datenbank enthält innovative Funktionen, die sie zu einer beliebten Wahl unter anderen Datenbanken machen. Zu diesen Funktionen gehören:

  1. Skalierbarkeit – Diese Datenbank unterstützt die horizontale Skalierung von Daten mithilfe von Sharding, das Daten über mehrere Server partitioniert. Große Datenmengen werden gleichmäßig auf mehrere Datenblöcke verteilt, die von einem Masterknoten verwaltet werden. Dadurch wird das Einfügen neuer Maschinen über bestehende laufende Datenbanken möglich.
  2. Datenreplikation und höhere Verfügbarkeit – Datenverlust oder Neustart des gesamten Setups zum erneuten Speichern von Daten ist das Hauptanliegen, wenn ein Hardwarefehler auftritt. MongoDB ist mit Datenreplikationsfunktionen ausgestattet, die Kopien von Daten auf verschiedenen Datenservern speichern. Die Daten sind je nach Anforderung des Nutzers jederzeit abrufbar. Hardwarefehler innerhalb der Einrichtung eines Benutzers werden mit dieser Funktion ebenfalls verhindert.
  3. Hohe Leistung – Sie können bei allen MongoDB-Vorgängen eine verbesserte Leistung erleben. Denn diese Datenbank vermeidet redundante Ein-/Ausgabeoperationen, wie sie bei anderen relationalen Datenbanken üblich sind. Der Indizierungsprozess in MongoDB ist viel schneller, sodass ausgewählte Abfragen schnellere Ergebnisse liefern.

MongoDB-Editionen

Mehrere MongoDB-Editionen wurden veröffentlicht. Zu diesen Editionen gehören:

  • MongoDB Community Server – Diese MongoDB-Edition ist kostenlos und für Windows, Linux und macOS verfügbar
  • MongoDB Enterprise Server – Dies ist die kommerzielle Edition von MongoDB und ist als Teil des MongoDB Enterprise Advanced-Abonnements verfügbar
  • MongoDB Atlas – Dies ist ein vollständig verwalteter On-Demand-Service, der auf AWS-, Microsoft Azure- und Google Cloud-Plattformen ausgeführt wird.

Unterschiede zwischen Redis und MongoDB

1. Leistung

Große Arbeitslastmengen werden in Redis im Vergleich zu MongoDB komfortabler gehandhabt. Redis läuft auf einem einzelnen Kern; daher ist es Single-Threaded. Daher ist Redis in Bezug auf die Leistung etwas besser als MongoDB. MongoDB neigt auch dazu, langsam zu reagieren, sobald es von der CPU gebunden wurde.

2. Funktionen

MongoDB ist vollgepackt mit Funktionen wie Datenaggregation und Map-Reduce. Auf der anderen Seite bietet Redis Persistenz, Caching und problemlose Absturzlösungen. In Mongo DB können Sie eine rollenbasierte Buchhaltungskontrolle bereitstellen, die in Redis nicht möglich ist.

3. Skalierbarkeit

Der Skalierbarkeitsfaktor wird in MongoDB besser unterstützt als in Redis, da die RAM-Funktionalität auf physischen Systemen mit MongoDB optimiert wird, während in Redis die RAM-Nutzung begrenzt ist. Obwohl die Peripheriefunktionen in Redis umfangreich sind, ist die Skalierung in MongoDB komfortabler.

4. Plattformunterstützung

Redis ist eine In-Memory-Datenstrukturplattform, die Caching ermöglicht und Message Broker unterstützt. Gleichzeitig ist MongoDB eine plattformübergreifende NoSQL-Datenbank, die Spring Data-Unterstützung bietet, eine interaktive Befehlszeilenschnittstelle zum Abfragen und Unterstützen von BI-Konnektoren für Analysen. Redis bietet mit Hilfe von Java-Clients Spring-Cache-Unterstützung.

5. Datenbankarchitektur

MongoDB ist eine dokumentenorientierte Datenbank. Die Datenbankarchitektur umfasst ein verteiltes Systemdesign, ein Dokumentdatenmodell, binäre Import- und Exporttools, Datenimport- und -exporttools, Diagnose- und Sicherheitstools sowie einen MongoDB-Kompass. Die Datenbankarchitektur von Redis umfasst den Redis-Client und den Redis-Server, die Daten im Arbeitsspeicher speichern.

6. Programmiersprache

Redis unterstützt diese Programmiersprachen; Crystal, Clojure, Dart, Elixir, Fancy, C, C#, Haxe, Lisp, Lua, JavaScript, Pascal, Pure Data, MatLab, Objective-C, Python, Rebol, Ruby, Schema, Swift, Visual Basic und Tcl.
MongoDB unterstützt auch mehrere Programmiersprachen wie C++, C, Rust, Scala, Swift, Smalltalk, PHP, Powershell, Prolog, Python, R, Perl, Dart, Erlang, Groovy und Haskell.

7. Replikationsunterstützung

MongoDB unterstützt die Master-Slave-Replikation, während Redis die Master-Master-Replikation und die Master-Slave-Replikation unterstützt.

8. Preise

Die Enterprise Cloud von Redis variiert je nach Datenspeicheranforderungen. Seine Lizenz folgt einem abonnementbasierten Modell. Der Basispreisplan für Redis ist kostenlos, obwohl der Anfangspreis für fortgeschrittene Versionen 7 $ pro Monat beträgt.
Der Basisplan von Mongo DB ist ebenfalls kostenlos, aber die Preise für zusätzliche kommerzielle Lizenzen beginnen bei 57 $ pro Monat.

9. Sicherheit

MongoDB achtet streng auf Sicherheit, indem es Authentifizierungsprotokolle und verschlüsselte Daten bereitstellt, die einen Benutzer validieren. Es ermöglicht auch Zugriffs- und Berechtigungsspezifikationen, bei denen Benutzer eine rollenbasierte Kontosteuerung zuweisen, wodurch die Sicherheit verbessert wird.
Obwohl Redis vor der Ausführung von Befehlen strenge Authentifizierungsprotokolle befolgt, bietet es Benutzern eine einfache passwortbasierte Authentifizierung, die die Sicherheit erhöhen kann Risiko.

Herausforderungen, denen Benutzer mit Redis begegnen

Es gibt mehrere Probleme, auf die ein Benutzer bei der Arbeit mit Redis stoßen kann. Zu diesen Problemen gehören:

  1. Probleme bei der Latenzbehebung – Dies tritt aufgrund einer extremen Verzögerung auf der Seite des Clients während der Kommunikation auf. Außerdem ist die Verarbeitungskapazität von Redis geringer, was zu wahrscheinlichen Verzögerungen führt.
  2. Abstürze – Diese können beim Debuggen eines Ereignisses auftreten. Es kann gelöst werden, indem Sie der Entwicklercommunity Ihre Debugging-Details zur Verfügung stellen. Es kann auch aufgrund der Veröffentlichung neuer Versionen des Redis-Produkts auftreten.
  3. System stürzt während Updates ab – Dieses Problem kann den Arbeitsspeicher Ihres Servers belasten, wodurch Ihr System für eine Weile hängen bleiben kann. Um dies zu beheben, können Sie Ihren RAM über Redis-Server-Test-Memory testen.

Herausforderungen, denen Benutzer mit MongoDB begegnen

Bei der Arbeit mit MongoDB kann ein Benutzer auf Probleme wie einen gelegentlichen Serverausfall stoßen. Weitere Probleme sind:

  1. MongoDB folgt komplexen Verfahren wie manuellen Konfigurationen und beweglichen Teilen für die Skalierung auf eine vollständig gemeinsam genutzte Umgebung von einem einzigen Replikat. Dieses Problem tritt aufgrund der Master-Slave-Architektur von MongoDB auf.
  2. Die Leistung nimmt ab, wenn die Anzahl der Benutzer aufgrund der Verfügbarkeit eines einzelnen Knotens zunimmt. Eine Erweiterung des Setups kann hier Abhilfe schaffen.
  3. MongoDB kann zu Datenverlust und Inkonsistenz führen. Obwohl es mehrschichtige Datenreplikationsfunktionen hat, mangelt es manchmal an der Handhabung eines komplexen Replikationsprozesses.

Schlussfolgerung

Dieser Artikel hat eine umfassende Analyse der gängigen Datenbanken auf dem heutigen Markt, Redis und MongoDB, bereitgestellt. Es wurden beide Datenbanken und ihre Merkmale und Einschränkungen erörtert. Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen geholfen hat, diese beiden Datenbanken zu verstehen, und dass Sie anhand der jeweils bereitgestellten Funktionen entscheiden können, welche besser zu Ihnen und Ihrem Projekt passt. Im Falle eines Problems erreichen Sie uns über den Kommentarbereich und wir werden uns umgehend bei Ihnen melden.