Hvad er Memcached og Redis og hvad er forskellen?

Hvad er Memcached og Redis og hvad kan de? Det prøver vi at besvare her.

Både Memcached og Redis er open-source, in-memory nøgle-værdi databaser, der ofte bruges som caching-systemer til at forbedre ydeevnen af webapplikationer. De opnår dette ved at gemme ofte tilgåede data i serverens RAM (hukommelse) i stedet for at skulle hente dem fra en langsommere datakilde som en diskbaseret database hver gang.

Selvom de begge tjener det samme grundlæggende formål – hurtig dataadgang – har de forskellige arkitekturer, funktioner og use cases. Her er en detaljeret forklaring på forskellene:

Memcached

Memcached er en ældre, men stadig meget udbredt, distribueret hukommelsescache-system. Dets primære designfilosofi er simplicitet og høj ydeevne til simple caching-opgaver.

Nøgleegenskaber ved Memcached:

1. Enkelhed: Memcached er designet til at være en enkel, udelukkende in-memory nøgle-værdi butik. Den lagrer data som simple strenge (eller binære data), indekseret af en strengnøgle.

2. DataStrukturer: Understøtter kun den mest grundlæggende datastruktur: streng (string). Du gemmer en værdi, og du henter den med en nøgle.

3. Hukommelsesstyring:

   • Bruger en Least Recently Used (LRU) algoritme til at smide gamle data ud, når cachen er fuld. Dette betyder, at de mindst nyligt anvendte elementer fjernes for at give plads til nye.

   • Hver værdi har en størrelsesbegrænsning på typisk 1MB.

4. Holdbarhed (Persistence): Memcached er en ren cache. Det betyder, at data ikke gemmes permanent på disk. Hvis serveren genstarter, eller Memcached-processen lukkes ned, vil alle data i cachen gå tabt. Det er ment som et midlertidigt lager.

5. Multithreading: Memcached er multi-threaded. Dette betyder, at den kan udnytte flere CPU-kerner til at håndtere samtidige forespørgsler, hvilket kan være en fordel for meget store datasæt og højkonkurrence-miljøer.

6. Skalerbarhed: Meget nemt at skalere horisontalt ved at tilføje flere Memcached-servere. Klientapplikationen distribuerer typisk data på tværs af disse noder. Der er ingen indbygget clustering eller replikering på server-siden; dette håndteres af klientbiblioteket.

7. Anvendelsesområder: Ideel til simple, flygtige caching-behov som f.eks.:

   • Caching af databaseforespørgselsresultater.

   • Caching af HTML-fragmenter eller hele sider.

   • Session-lagring (hvis du er okay med potentielt tab af sessioner ved servernedbrud).

Redis

Redis (Remote Dictionary Server) er mere end blot en cache; det er en in-memory data structure store der kan bruges som en database, cache og message broker. Den er kendt for sin fleksibilitet og rige funktionssæt.

Nøgleegenskaber ved Redis:

1. Alsidighed/Kompleksitet: Redis tilbyder en meget bredere vifte af funktionaliteter ud over simpel nøgle-værdi caching.

2. DataStrukturer: Understøtter et rigere sæt af datastrukturer:

   • Strenge (Strings): Ligesom Memcached.

   • Lister (Lists): Rækkefølge af strenge, der fungerer som køer eller stakke.

   • Sæt (Sets): Uordnede samlinger af unikke strenge.

   • Hashes: Mapping af strenge til strenge (svarende til objekter eller dictionaries).

   • Sorted Sets: Sæt med en numerisk score for hvert medlem, der gør det muligt at hente elementer sorteret.

   • Bitmaps og HyperLogLogs: Til avancerede statistiske operationer.

   • Maksimal størrelse for en værdi er 512MB.

3. Holdbarhed (Persistence): Redis kan konfigureres til at gemme data på disk, hvilket giver dataholdbarhed (persistence). Dette betyder, at data ikke nødvendigvis går tabt ved servergenstart. Der er to primære metoder:

   • RDB (Redis Database): Gemmer et snapshot af data på bestemte tidspunkter.

   • AOF (Append-Only File): Logger alle skriveoperationer til en fil, som kan afspilles for at genopbygge datasættet.

4. Avancerede Funktioner:

   • Transaktioner: Mulighed for at udføre flere kommandoer atomisk (som en enkelt udelelig operation).

   • Publish/Subscribe (Pub/Sub): Bruges til realtidsbesked-systemer, chat-applikationer osv.

   • Lua-scripting: Mulighed for at køre server-side scripts for komplekse operationer.

   • Geospatial Indeks: Til lagring af geografiske koordinater og udførelse af nærhedsforespørgsler.

5. Singlethreading: Redis er primært single-threaded for datahåndtering (I/O operationer kan dog være non-blocking). Dette sikrer atomicitet af operationer og eliminerer race conditions, men kan potentielt være en flaskehals under ekstremt høje samtidige forbindelser, selvom det sjældent er et problem i praksis på grund af Redis' høje effektivitet.

6. Skalerbarhed: Understøtter robust clustering og replikering ud af boksen. Dette gør det nemmere at opnå høj tilgængelighed (HA) og skalerbarhed med master/slave-opsætninger og distribuerede klynger.

7. Anvendelsesområder: Meget bredere vifte af use cases:

   • Caching: Ligesom Memcached, men med mere fleksibilitet.

   • Session-lagring: Robust session-management, der kan overleve servernedbrud.

   • Realtids-analyse: F.eks. top-lister, tællere.

   • Beskedkøer/Jobkøer: Via lister og Pub/Sub.

   • Leaderboards/Gaming: Med Sorted Sets.

   • Geospatial apps: Med geospatial indeksering.

Sammenligningstabel

Hvornår skal du vælge hvad?

• Vælg Memcached, hvis:

  • Du har brug for en simpel, hurtig og flygtig cache for generelle objekter.

  • Din primære bekymring er at aflaste databasen fra gentagne forespørgsler på data, der let kan genopbygges, hvis cachen tømmes.

  • Du har brug for maksimal udnyttelse af flere CPU-kerner til meget store datasæt og ekstremt høj I/O throughput for simple nøgle-værdi operationer.

  • Du foretrækker en enklere administration og ikke har brug for de avancerede funktioner i Redis.

• Vælg Redis, hvis:

  • Du har brug for mere end bare en simpel cache, f.eks. session management, realtidsdata, køer, leaderboards osv.

  • Du har brug for dataholdbarhed (persistence), så data ikke går tabt ved genstart af serveren.

  • Du har brug for avancerede datastrukturer (lister, sæt, hashes, sorterede sæt) til mere komplekse applikationsbehov.

  • Du prioriterer indbygget replikering og clustering for høj tilgængelighed og robust skalerbarhed.

  • Du vil udnytte funktioner som transaktioner, Pub/Sub eller Lua-scripting.

I praksis er Redis ofte det foretrukne valg for moderne webapplikationer som WordPress, da det tilbyder en mere robust og fleksibel løsning, der kan håndtere en bredere vifte af caching- og datastyringsbehov. LiteSpeed Cache plugin'et udnytter Redis' Object Cache funktionalitet effektivt til at cache WordPress' databaseforespørgsler, hvilket giver en betydelig ydeevneforbedring.