NoSQL架构实践（三）——以NoSQL为缓存

      在《NoSQL架构实践》系列的前面两篇文章中，介绍了《以NoSQL为主》和《以NoSQL为辅》的架构。由于NoSQL数据库天生具有高性能、易扩展的特点，所以我们常常结合关系数据库，存储一些高性能的、海量的数据。从另外一个角度看，根据NoSQL的高性能特点，它同样适合用于缓存数据。用NoSQL缓存数据可以分为内存模式和磁盘持久化模式。

内存模式

    说起内存模式缓存，我们自然就会想起大名鼎鼎的Memcached。在互联网发展过程中，Memcached曾经解救了数据库的大部分压力，做出了巨大的贡献，直到今天，它依然是缓存服务器的首选。Memcached的常见使用方式类似下面的代码：

     Memcached提供了相当高的读写性能，一般情况下，都足够应付应用的性能要求。但是基于内存的Memcached缓存的总数据大小受限于内存的大小。

     当前如日中天、讨论得异常火热的NoSQL数据库Redis又为我们提供了功能更加强大的内存存储功能。跟Memcached比，Redis的一个key的可以存储多种数据结构Strings、Hashes、Lists、Sets、Sorted sets。Redis不但功能强大，而且它的性能完全超越大名鼎鼎的Memcached。Redis支持List、hashes等多种数据结构的功能，提供了更加易于使用的api和操作性能，比如对缓存的list数据的修改。

      同样，其他一些NoSQL数据库也提供了内存存储的功能，所以也适合用来做内存缓存。比如Tokyo Tyrant就提供了内存hash数据库、内存tree数据库功能，内存tree数据可根据key的顺序进行遍历。你可以通过使用其提供的兼容Memcached协议或自定义的协议来使用。

持久化模式

     虽然基于内存的缓存服务器具有高性能，低延迟的特点，但是内存成本高、内存数据易失却不容忽视。几十GB内存的服务器，在很多公司看来，还比较奢侈。所以，我们应该根据应用的特点，尽量的提高内存的利用率，降低成本。

     大部分互联网应用的特点都是数据访问有热点，也就是说，只有一部分数据是被频繁访问的。如果全部都cache到内存中，无疑是对内存的浪费。

      这时，我们可以利用NoSQL来做数据的缓存。其实NoSQL数据库内部也是通过内存缓存来提高性能的，通过一些比较好的算法，把热点数据进行内存cache，非热点数据存储到磁盘以节省内存占用。由于其数据库结构的简单，从磁盘获取一次数 据也比从数据库一次耗时的查询划算很多。用NoSQL数据库做缓存服务器不但具有不错的性能。而且还能够Cache比内存大的数据。

     使用NoSQL来做缓存，由于其不受内存大小的限制，我们可以把一些不常访问、不怎么更新的数据也缓存起来。比如论坛、新闻的老数据、数据列表的靠后的页面，虽然用户访问不多，但是搜索引擎爬虫会访问，也可能导致系统负载上升。

     如果NoSQL持久化缓存也使用类似基于内存的memcached设置过期时间的方式，那么持久化缓存就失去了意义。所以用NoSQL做缓存的过期策略最好不使用时间过期，而是数据是否被更新过，如果数据没有更新，那么就永久不过期。下面我们用代码(php)演示一种实现这种策略的方法：

     场景：新闻站点的评论系统。用户对新闻页面的url进行评论，然后根据url进行查询展示。

     我把上面代码演示的缓存使用方式称为基于版本的缓存。这种方式同样适用于基于内存的Memcached。它能实现缓存数据的实时性，让用户感觉不到延迟。只要用户一发表评论，该新闻的评论缓存就会失效。用户很少去评论一些过时的新闻，那么缓存就一直存在于NoSQL中，避免了爬虫访问过时新闻的评论数据而冲击数据库。

总结

     目前国内的新浪微博已经在大量的使用Redis缓存数据，赶集网也在大量的使用Redis。Redis作为一些List，Hashes等数据结构的缓存，非常适合。

把NoSQL当持久化Cache使用的模式，在很多大数据量、有热点、查询非热点数据比较消耗资源的场景下比较有用。

NoSQL架构实践总结

      到这里，关于NoSQL架构实践的三篇文章就结束了。NoSQL架构并不局限于我介绍的三种模式，他们之间也可以进行组合，应该根据你具体的应用场景灵活使用。不管是什么模式，都是为了解决我们的问题而出现的，所以在系统架构的时候，要问下自己，我为什么要用NoSQL；在对NoSQL架构模式选型的时候，要问下自己，我为什么要这么用NoSQL。

参考链接：

• 关于Redis的一些介绍： http://blog.nosqlfan.com/tags/redis
• 分布式缓存还是NoSQL（英文）： http://goo.gl/VLECa
• NoSQL微群： http://q.t.sina.com.cn/127870
• 我的微博： http://t.sina.com.cn/sunli1223

关于作者

      孙立，目前为去哪儿网（qunar.com)高级系统架构师。曾就职于凤凰网、ku6和搜狐。多年互联网从业经验和程序开发，对分布式搜索引擎的开发，高并发，大数据量网站系统架构优化，高可用性，可伸缩性，分布式系统缓存,数据库分表分库（sharding）等有丰富的经验，并且对运维监控和自动化运维控制有经验。是开源项目phplock，phpbuffer的作者。近期开发了一个NOSQL数据库存储INetDB,是NoSQL数据库爱好者。

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