在构建任何软件应用程序时,选择合适的数据库至关重要。所有数据库在性能方面都有不同的优势和劣势,因此,决定哪种数据库对您的特定用例和数据模型具有最大的优势和最小的缺点是一项重要的决策。下面您将找到 Apache Cassandra 和 Redis 的关键概念、架构、功能、用例和定价模型的概述,以便您可以快速了解它们之间的比较。

本文的主要目的是比较 Apache Cassandra 和 Redis 在涉及时间序列数据的工作负载中的性能,而不是所有可能的用例。时间序列数据通常在数据库性能方面提出了独特的挑战。这是由于正在写入的大量数据以及访问该数据的查询模式。本文并非旨在说明哪个数据库更好;它只是提供了每个数据库的概述,以便您可以做出明智的决定。

Apache Cassandra 与 Redis 对比细分


 
数据库模型

分布式宽列数据库

内存数据库

架构

Apache Cassandra 遵循无主、对等架构,集群中的每个节点在功能上都相同,并使用 Gossip 协议与其他节点通信。数据使用一致性哈希在集群中的节点之间进行分发,Cassandra 支持可调一致性级别以用于读取和写入操作。它可以部署在本地、云端或作为托管服务

Redis 可以部署在本地、云端或作为托管服务

许可证

Apache 2.0

BSD 3

用例

高写入吞吐量应用程序、时间序列数据、消息传递系统、推荐引擎、物联网

缓存、消息代理、实时分析、会话存储、地理空间数据处理

可扩展性

水平可扩展,支持数据分区、复制和线性可扩展性(随着节点的添加)

通过分区和集群水平可扩展,支持数据复制

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Apache Cassandra 概述

Apache Cassandra 是一个高度可扩展、分布式和去中心化的 NoSQL 数据库,旨在处理大量数据并分布在许多商品服务器上。Cassandra 最初由 Facebook 创建,现在是 Apache 软件基金会的项目。它的主要重点是提供高可用性、容错能力和线性可扩展性,使其成为对工作负载要求高且延迟要求低的应用程序的热门选择。

Redis 概述

Redis,代表远程字典服务器,是一个开源的内存数据结构存储,可用作数据库、缓存和消息代理。它由 Salvatore Sanfilippo 于 2009 年创建,此后因其高性能和灵活性而广受欢迎。Redis 支持各种数据结构,例如字符串、哈希、列表、集合、排序集合(带有范围查询)、位图、HyperLogLog 和地理空间索引(带有半径查询)。


Apache Cassandra 用于时间序列数据

Cassandra 可以用于处理时间序列数据,因为它具有分布式架构并支持基于时间的划分。时间序列数据可以使用基于时间范围的分区键有效地存储和检索,确保快速访问数据点。

Redis 用于时间序列数据

Redis 有一个专门用于处理时间序列数据的模块,称为 RedisTimeSeries。RedisTimeSeries 提供诸如下采样、数据保留策略以及 Redis 中时间序列数据的专用查询等功能。作为内存数据库,Redis 在读取和写入时间序列数据方面非常快,但由于 RAM 的成本高于磁盘,使用 Redis 可能会变得昂贵,具体取决于数据集的大小。如果您的用例不需要极快的响应时间,则可以通过选择更传统的时间序列数据库来省钱。


Apache Cassandra 关键概念

  • 列族:类似于关系数据库中的表,列族是行的集合,每行由键值对组成。
  • 分区键:用于在集群中的多个节点之间分发数据的唯一标识符,确保均匀分发和快速数据检索。
  • 复制因子:跨集群中不同节点存储的数据副本数,以提供容错能力和高可用性。
  • 一致性级别:可配置的参数,用于确定读取/写入性能与集群中数据一致性之间的权衡。

Redis 关键概念

  • 内存存储:Redis 将数据存储在内存中,与基于磁盘的数据库相比,这允许更快的数据访问和操作。
  • 数据结构:Redis 支持广泛的数据结构,包括字符串、哈希、列表、集合等,这些结构在数据建模和存储方式方面提供了灵活性。
  • 持久性:Redis 提供可选的数据持久性,允许将数据定期保存到磁盘或写入日志以实现持久性。
  • 发布/订阅:Redis 提供发布/订阅消息传递系统,无需集中式消息代理即可实现客户端之间的实时通信。


Apache Cassandra 架构

Cassandra 使用无主、对等架构,其中所有节点都是平等的,并且没有单点故障。这种设计确保了高可用性和容错能力。Cassandra 的数据模型是键值系统和面向列的系统之间的混合,其中数据根据分区键在节点之间进行分区,并存储在列族中。Cassandra 支持可调一致性,允许用户根据其特定需求调整数据一致性和性能之间的平衡。

Redis 架构

Redis 是一个 NoSQL 数据库,它使用键值数据模型,其中每个键都与一个值相关联,该值存储为 Redis 支持的数据结构之一。该数据库是单线程的,这简化了其内部架构并减少了争用。Redis 可以部署为独立服务器、集群或主从复制设置,以实现可扩展性和高可用性。Redis 集群模式自动跨多个节点分片数据,从而提供数据分区和容错能力。

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Apache Cassandra 功能

线性可扩展性

Cassandra 可以水平扩展,向集群添加节点以适应不断增长的工作负载并保持一致的性能。

高可用性

由于没有单点故障并支持数据复制,Cassandra 可确保数据始终可访问,即使在发生节点故障时也是如此。

可调一致性

用户可以通过根据其应用程序的需求调整一致性级别来平衡数据一致性和性能。

Redis 功能

原子性

Redis 支持复杂数据类型的原子操作,使开发人员可以执行强大的操作,而无需担心竞争条件或其他并发处理问题。

广泛的数据结构支持

Redis 支持一系列数据结构,例如列表、集合、排序集合、哈希、位图、HyperLogLog 和地理空间索引。这种灵活性使开发人员可以将 Redis 用于各种任务,方法是使用在性能特征方面针对其数据优化的数据结构。

发布/订阅消息传递

Redis 提供发布/订阅消息传递系统,用于客户端之间的实时通信。

Lua 脚本

开发人员可以在 Redis 服务器中运行 Lua 脚本,从而可以在服务器本身中原子地执行复杂的操作,从而减少网络往返次数。


Apache Cassandra 用例

消息传递和社交媒体平台

Cassandra 的高可用性和低延迟使其适用于需要快速、一致地访问用户数据的消息传递和社交媒体应用程序。

物联网和分布式系统

凭借其在分布式节点上处理大量数据的能力,Cassandra 是物联网应用程序和其他生成海量数据流的分布式系统的绝佳选择。

电子商务

Cassandra 非常适合电子商务用例,因为它具有支持实时库存状态等功能,并且其架构还允许通过允许区域特定数据更靠近用户来减少延迟。

Redis 用例

缓存

Redis 通常用作缓存来存储频繁访问的数据并减少其他数据库或服务的负载,从而提高应用程序性能并减少延迟。

任务队列

Redis 可用于实现任务队列,这对于管理需要较长时间处理且应异步执行的任务很有用。这在 Web 应用程序中尤其常见,在 Web 应用程序中,后台任务可以独立于请求/响应周期进行处理

实时分析和机器学习

Redis 的高性能和低延迟数据访问使其适用于实时分析和机器学习应用程序,例如处理流数据、媒体流和处理时间序列数据。这可以使用 Redis 的数据结构和功能(如排序集合、时间戳和发布/订阅消息传递)来实现。


Apache Cassandra 定价模型

Apache Cassandra 是一个开源项目,其使用不收取任何许可费。但是,当部署自管理 Cassandra 集群时,可能会产生硬件、托管和运营费用。此外,一些托管 Cassandra 服务(例如 DataStax Astra 和 Amazon Keyspaces)根据数据存储、请求吞吐量和支持等因素提供不同的定价模型。

Redis 定价模型

Redis 是开源软件,这意味着它可以免费部署并在您自己的基础设施上使用。但是,也有可用的托管 Redis 服务,例如 Redis Enterprise,它们提供额外的功能、支持和易于部署的特性。这些服务的定价通常取决于实例大小、数据存储和数据传输等因素。