1. Вступ
Поява сучасних розподілених додатків вимагає все більше використання баз даних NoSQL. Бази даних NoSQL, на відміну від традиційних реляційних баз, характеризуються гнучкістю, кращою масштабованістю та зручністю в роботі з великими обсягами даних. Вони дозволяють розробникам працювати з даними без необхідності мати жорстку схему, що робить їх підходящими для систем, що постійно змінюються.
Дві з найвідоміших баз NoSQL — це MongoDB, яка є базою даних орієнтованою на документи, та Redis, яка є базою даних типу ключ-значення. Хоча обидві виконують схожі завдання — забезпечення швидких та масштабованих рішень, — у них різні підходи.
MongoDB широко хвалять за її гнучкість в роботі з як структурованими, так і з напівструктурованими даними; в той час як Redis має репутацію завдяки своїй надшвидкій роботі, досяжній через зберігання даних в пам'яті. У цьому статті ми порівняємо ці дві бази даних, розглянемо технічні аспекти, продуктивність, масштабованість, організацію даних та практичні випадки використання, допомагаючи читачу вибрати найбільш підходяще рішення для їхніх потреб.
2. Технічні основи
2.1 MongoDB: Орієнтована на документи
За допомогою формату JSON або його бінарної версії BSON, MongoDB зберігає дані, де кожен документ відповідає рядку таблиці в реляційних базах даних. Однак, велика різниця полягає в гнучкості: документи, що знаходяться в одній колекції, можуть мати різні структури, що дуже зручно в ситуаціях, коли вимоги до даних змінюються.
Основні характеристики MongoDB:
- Гнучка схема даних: Дозволяє документам не слідувати обов'язковому однаковому стандарту, що сприяє швидким змінам без необхідності складних міграцій.
- Розвинені запити: Мова запитів досить потужна, що дозволяє виконувати фільтрацію, проекції і навіть складні операції агрегацій.
- Могутні агрегації: Ідеально підходить для обчислень, таких як суми, середні значення та групування, навіть на великих обсягах даних.
- Індекси: Підтримка простих, складених, геопросторових та текстових індексів для оптимізації пошуку.
- Транзакції ACID: Починаючи з версії 4.0, MongoDB підтримує багатодокументні транзакції для кращої узгодженості.
Коли використовувати MongoDB?
- Електронна комерція: Для керування каталогами товарів з різноманітними даними, такими як описи та ціни.
- Інтернет речей (IoT): Ідеально підходить для зберігання даних від датчиків, які зазвичай мають різноманітну структуру.
- CMS (Системи управління контентом): Завдяки своїй гнучкості, широко використовується в платформах для обробки різноманітного контенту.
- Крім того, MongoDB дуже корисна для аналітичних систем завдяки розвиненим запитам та агрегаціям.
2.2 Redis: База даних типу ключ-значення
Redis — це база даних NoSQL, оптимізована для продуктивності. Вона зберігає дані безпосередньо в пам'яті, що робить її надзвичайно швидкою, особливо для додатків, чутливих до часу. Хоча Redis є базою типу ключ-значення, він підтримує більш складні структури даних, такі як списки, множини та хеші, що ще більше розширює його функціональність.
Основні характеристики Redis:
- Неймовірна швидкість: Відповідає за мікросекунди завдяки зберіганню в пам'яті.
- Опціональна стійкість: Хоча Redis є в пам'яті, він дозволяє зберігати дані постійно за допомогою знімків або журналів.
- Pub/Sub: Підтримує комунікацію в реальному часі між системами за допомогою моделі публікацій та підписок.
- Кластери та реплікація: Забезпечує високу доступність та горизонтальну масштабованість.
Коли використовувати Redis?
- Кешування: Зменшує навантаження на основні бази даних і пришвидшує час відповіді.
3. Технічне порівняння
3.1 Продуктивність
Redis безумовно швидший в операціях читання та запису завдяки своїй моделі, заснованій на пам'яті. Водночас, MongoDB відзначається в запитах та складних агрегаціях.
3.2 Масштабованість
MongoDB: Пропонує автоматичне шардінгування, ефективно розподіляючи дані між вузлами. Це ідеально підходить для сценаріїв, що вимагають високої горизонтальної масштабованості.
Redis: Також підтримує кластери, але зберігання даних в пам'яті може зробити масштабування більш складним у надскладних ситуаціях.
3.3 Організація та моделювання даних
В той час як MongoDB дозволяє створювати багаті та вкладені документи, Redis спрощує це за допомогою пар ключ-значення або базових структур.
Приклад MongoDB:
{
"_id": "1",
"nome": "Produto A",
"categoria": {
"nome": "Eletrônicos",
"subcategoria": "Celulares"
},
"estoque": 100,
"preco": 1500
}
Приклад Redis:
SET produto:1 "{\"nome\":\"Produto A\", \"preco\":1500, \"estoque\":100}"
3.4 Організація даних
Організація даних у базі даних безпосередньо впливає на продуктивність, ефективність і здатність задовольняти вимоги різних додатків. MongoDB та Redis мають різні підходи до структурування і обробки даних, що відображає їх основні цілі.
Як MongoDB організовує дані:
MongoDB зберігає інформацію в колекціях, що схожі на таблиці у реляційних базах даних. Однак, відмінність полягає в документах у цих колекціях, які зберігаються у форматі BSON (Binary JSON). Ці документи дуже гнучкі і можуть містити вкладені структури та масиви, що дозволяє представляти набагато складніші дані.
Приклад документа MongoDB:
{
"_id": "1",
"nome": "Produto A",
"categoria": {
"nome": "Eletrônicos",
"subcategoria": "Celulares"
},
"estoque": 100,
"preco": 1500,
"variacoes": [
{ "cor": "preto", "preco": 1550 },
{ "cor": "branco", "preco": 1520 }
]
}
З такою структурою MongoDB дозволяє зберігати складні дані в одному документі, усуваючи необхідність таких операцій, як об'єднання (joins), що є звичним для реляційних баз даних. Крім того:
- Індекси: MongoDB підтримує розвинуті індекси (прості, складені, текстові, геопросторові), що оптимізує пошук.
- Шардінг: Для роботи з великими обсягами даних він автоматично розподіляє документи між шардом (вузлами кластера).
Як Redis організовує дані:
Redis використовує модель пар ключ-значення, де кожен ключ є унікальним і безпосередньо відображається на значення.
Однак ці значення можуть бути більш складними структурами, такими як списки, хеші та множини.
Приклад організації в Redis:
Строки (основне):
SET produto:1 "{\"nome\":\"Produto A\", \"preco\":1500, \"estoque\":100}"
Хеші (організована структура):
HSET produto:1 nome "Produto A" preco 1500 estoque 100
Крім того, Redis пропонує:
- Списки: Упорядковані послідовності значень, корисні для черг та журналів.
- Множини та впорядковані множини: Множини (неупорядковані) та впорядковані множини з оцінками, ідеальні для рейтингів та лідербордів.
- Кластери: Redis розподіляє ключі між вузлами, використовуючи хеш-слоти, забезпечуючи горизонтальну масштабованість.
Очевидною перевагою Redis є те, що він швидко обчислює хеші ключів для пошуку даних, забезпечуючи швидкий доступ незалежно від розміру бази даних.
Порівняння між MongoDB та Redis у організації даних:
4. Висновок
Вибір між MongoDB та Redis значною мірою залежить від потреб вашого додатку:
Виберіть MongoDB, якщо вам потрібна гнучкість у моделюванні даних та складні запити, особливо у сценаріях, де дані мають глибші взаємозв'язки.
Вибирайте Redis, коли пріоритетом є швидкість та простота, наприклад, у системах кешування, чергах повідомлень або для обробки в реальному часі.
У багатьох випадках ці дві технології можуть використовуватися разом, використовуючи переваги кожної з них. Наприклад, Redis може виступати як кеш для покращення продуктивності системи, основна база даних якої є MongoDB.
В кінцевому підсумку все залежить від ваших пріоритетів: продуктивність, масштабованість чи гнучкість?
Перекладено з: MongoDB vs Redis: Comparação Entre Bancos de Dados Orientados a Documento e Chave-Valor