【數據庫相關MySql、Redis、MongoDB】

一、三種數據庫的對比

MongoDB、MySQL 和 Redis 是三種不同類型的數據庫系統，它們在數據模型、存儲方式、性能特點、適用場景等方面存在顯著區別。以下是它們的詳細對比：

1. 數據模型

MySQL

類型：RDBMS（關系型數據庫）
數據模型：以表格的形式存儲數據，數據以行和列的形式組織，每行代表一條記錄，每列代表一個屬性。表之間可以通過外鍵等機制建立關系。
特點：需要預先定義表結構，包括字段名、字段類型、字段長度等，數據結構固定。

MongoDB

類型：NoSQL（文檔型數據庫）
數據模型：以文檔的形式存儲數據，每個文檔是一個鍵值對集合，類似于 JSON 格式。文檔存儲在集合（Collection）中，集合類似于關系型數據庫中的表。
特點：不需要預先定義固定的表結構，文檔可以有不同的字段和結構，非常靈活。

Redis

類型：NoSQL（鍵值存儲數據庫）
數據模型：以鍵值對的形式存儲數據，支持多種數據結構，如字符串（strings）、哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）等。
特點：數據存儲在內存中，讀寫速度極快，適合高并發場景。

2. 存儲方式

MongoDB

存儲位置：數據存儲在磁盤上，支持多種存儲引擎（如 WiredTiger、MMAPv1 等）。
持久化：支持持久化存儲，數據不會因服務重啟而丟失。
適用場景：適合存儲半結構化或非結構化數據，如日志數據、用戶畫像數據等。

MySQL

存儲位置：數據存儲在磁盤上，支持多種存儲引擎（如 InnoDB、MyISAM 等）。
持久化：支持持久化存儲，數據不會因服務重啟而丟失。
適用場景：適合存儲結構化數據，如用戶信息表、訂單表等，數據之間的關系可以通過外鍵等機制來維護。

Redis

存儲位置：數據存儲在內存中，支持 RDB（快照）和 AOF（追加文件）兩種持久化機制。
持久化：雖然數據存儲在內存中，但通過 RDB 和 AOF 持久化機制可以將數據定期保存到磁盤上，確保數據的持久性。
適用場景：適合高并發、低延遲的場景，如緩存、會話存儲、消息隊列等。

3. 性能特點

MongoDB

讀寫性能：讀寫性能較好，尤其是在處理海量數據和高并發場景時表現出色。
擴展性：支持水平擴展，可以通過分片（Sharding）將數據分布到多個服務器上，提高系統的性能和容量。
事務支持：MongoDB 4.0 及以上版本引入了多文檔事務，但其事務機制與 MySQL 的事務有所不同。

MySQL

讀寫性能：在處理關系復雜、事務性強的業務時性能較好，能夠保證數據的完整性和一致性。
擴展性：支持垂直擴展（增加服務器性能）和水平擴展（如 MySQL Cluster），但水平擴展的復雜性較高。
事務支持：支持 ACID（原子性、一致性、隔離性、持久性）事務，適合需要事務保證的場景。

Redis

讀寫性能：讀寫速度極快，通常可以達到微秒級，適合高并發、低延遲的場景。
擴展性：支持主從復制、哨兵系統和集群，可以通過增加更多的內存和服務器節點來實現水平擴展。
事務支持：支持事務，但事務的執行是原子性的，不會回滾。

4. 適用場景

MongoDB

適用場景：
- 存儲半結構化或非結構化數據，如日志數據、用戶畫像數據等。
- 需要快速開發和迭代的場景，數據結構可能頻繁變化。
- 處理海量數據和高并發的場景，如社交媒體應用、物聯網應用等。

MySQL

適用場景：
- 存儲結構化數據，如用戶信息表、訂單表等。
- 需要事務支持和數據一致性的場景，如金融系統、電子商務系統等。
- 需要復雜查詢和分析的場景，如數據分析和報表生成。

Redis

適用場景：
- 緩存熱點數據，減少對后端數據庫的訪問壓力。
- 存儲會話信息，如用戶登錄狀態。
- 實現消息隊列，支持高并發的生產者和消費者。
- 實時數據處理，如排行榜、計數器等。

5. 其他特點

MongoDB

社區和生態：擁有龐大的社區和豐富的生態系統，有大量的學習資源和工具。
成本：社區版開源免費，企業版需要付費購買。

MySQL

社區和生態：作為傳統的數據庫系統，擁有龐大的用戶群體和豐富的生態系統，有大量的學習資源、工具和社區支持。
成本：社區版開源免費，企業版需要付費購買。

Redis

社區和生態：擁有活躍的社區和豐富的生態系統，有大量的學習資源和工具。
成本：開源免費，適合各種規模的應用。

總結

MongoDB：適合存儲半結構化或非結構化數據，支持靈活的數據模型和水平擴展，適合高并發和海量數據場景。
MySQL：適合存儲結構化數據，支持事務和復雜查詢，適合需要數據一致性和復雜分析的場景。
Redis：適合高并發、低延遲的場景，支持多種數據結構，適合緩存、會話存儲和消息隊列等場景。

二、詳述MongoDB

1、NoSQL，指的是非關系型的數據庫。NoSQL有時也稱作Not Only SQL的縮寫。NoSQL用于超大規模數據的存儲

2、管理工具下載：

MongoDB Compass是什么？ - MongoDB Compass - MongoDB Docs

4、常用的 MongoDB 語句

以下是常用的 MongoDB 語句，按功能分類整理：

4.1 數據庫操作

查看當前數據庫：db
列出所有數據庫：show dbs 或 show databases
切換數據庫：use <database>，如果數據庫不存在，插入數據時會自動創建
刪除當前數據庫：db.dropDatabase()

4.2 集合操作

創建集合：db.createCollection("collection_name")，通常使用隱式創建即可，即插入數據時自動創建集合
查看當前數據庫中的集合：show collections 或 show tables
刪除集合：db.collection.drop()

4.3 文檔操作

4.3.1 插入文檔

插入單個文檔：db.collection.insertOne({key:value})
插入多個文檔：db.collection.insertMany([{key:value}, {key:value}])
插入單條或多條文檔：db.collection.insert({key:value}) 或 db.collection.insert([{key:value}, {key:value}])

4.3.2 查詢文檔

查詢所有文檔：db.collection.find()
查詢指定條件的文檔：db.collection.find({key:value})
查詢并限制返回的字段：db.collection.find({}, {key:1, key:0})
格式化查看查詢結果：db.collection.find().pretty()
查詢并排序：db.collection.find().sort({key:1})
查詢并限制返回的文檔數量：db.collection.find().limit(10)
查詢并跳過指定數量的文檔：db.collection.find().skip(5)
使用條件運算符查詢：
- 大于：db.collection.find({key:{$gt:value}})
- 小于：db.collection.find({key:{$lt:value}})
- 等于：db.collection.find({key:value})
- 不等于：db.collection.find({key:{$ne:value}})
- in：db.collection.find({key:{$in:[value1, value2]}})
- not in：db.collection.find({key:{$nin:[value1, value2]}})
使用正則表達式查詢：db.collection.find({key:{$regex:"pattern"}})
聯合查詢：db.collection.find({key1:value1, key2:value2})

4.3.3 更新文檔

更新單個文檔：db.collection.updateOne({query}, {$set:{key:value}})
更新多個文檔：db.collection.updateMany({query}, {$set:{key:value}})
替換單個文檔：db.collection.replaceOne({query}, {newKey:newValue})
默認更新一個文檔，可配置 multi 參數更新多個文檔：db.collection.update({query}, {update}, {multi:true})
使用 upsert 參數在查詢為空時插入文檔：db.collection.update({query}, {update}, {upsert:true})

4.3.4刪除文檔

刪除單個文檔：db.collection.deleteOne({query})
刪除多個文檔：db.collection.deleteMany({query})

4.4 索引操作

創建索引：db.collection.createIndex({key:1})
查看索引：db.collection.getIndexes()
刪除索引：db.collection.dropIndex("index_name")

4.5 其他操作

統計集合中的文檔數量：db.collection.count()
查看集合的統計信息：db.collection.stats()
查看數據庫的統計信息：db.stats()
查看服務器狀態：db.serverStatus()

這些語句涵蓋了 MongoDB 的基本操作，包括數據庫、集合和文檔的增刪改查等

三、詳述Redis

1、什么是Redis:

REmote DIctionary Server（遠程字典服務）Redis, 是一個基于內存的key-value 存儲數據庫，是跨平臺的非關系型數據庫。

Redis 基于內存設計的主要原因是內存的高性能和低延遲特性，這使得 Redis 能夠快速讀寫數據，滿足高并發和實時處理的需求

2、Redis的值

支持多種數據結構，通常被稱為數據結構服務器，因為值（value）可以是字符串(String)、哈希(Hash)--散列、列表(list)、集合(sets)和有序集合(sorted sets)等類型。

3、Redis常用場景：

適用于需要快速響應和高并發處理的場景：

緩存：通過內存存儲熱點數據，加速數據訪問，減少對后端數據庫的訪問壓力。
會話存儲：存儲用戶會話信息，快速讀取和更新用戶狀態
消息隊列：使用列表或發布/訂閱模式實現消息隊列。快速處理消息，支持高并發的生產者和消費者
分布式鎖：利用 Redis 的原子操作實現鎖機制。
排行榜和計數器：使用有序集合實現排行榜功能。

4. （操作鍵）基本命令

常用的 Redis 命令：

設置鍵值對：
```
SET mykey "Hello, Redis!"
```
獲取鍵值對：
```
GET mykey
```
刪除鍵值對：
```
DEL mykey
```

設置過期時間：

EXPIRE mykey 60  # 設置 mykey 的過期時間為 60 秒

查看所有鍵：
```
KEYS *
```
查看鍵的類型：
```
TYPE mykey
```

5. 對值（數據結構）操作

Redis 支持多種數據結構，包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合。

對值的操作，主要就是獲取和設置

字符串（String）：
```
SET mykey "value"
GET mykey
```

哈希（Hash）：

HSET user:1001 name "Alice" age 25
HGETALL user:1001

列表（List）：

LPUSH tasks "task1"
LPUSH tasks "task2"
LPOP tasks

集合（Set）：

SADD tags "Redis" "Database"
SMEMBERS tags

有序集合（Sorted Set）：

ZADD leaderboard 100 "player1"
ZADD leaderboard 150 "player2"
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES

6. 持久化機制

持久化機制，Redis 可以在服務重啟后快速恢復數據，確保數據的完整性和一致性。

Redis 的持久化機制是指將內存中的數據保存到磁盤上，以便在 Redis 服務重啟后能夠恢復數據。
由于 Redis 是基于內存的數據庫，數據存儲在內存中，一旦服務重啟或發生故障，內存中的數據會丟失。
因此，持久化機制對于保證數據的持久性和可靠性至關重要

持兩種持久化方式：

RDB（快照）：在指定時間間隔內生成數據快照，適合數據不頻繁變化的場景。

?
RDB （Redis DataBase）是通過快照的方式將內存中的數據以二進制格式寫入磁盤文件。
默認情況下，RDB 持久化是開啟的。1）配置 RDB 持久化
在 Redis 的配置文件 redis.conf 中，可以通過以下配置項來設置 RDB 持久化：save <seconds> <changes><seconds>：表示在指定的時間間隔內。
<changes>：表示發生了多少次寫操作。例如：save 900 1          # 900秒內至少有1次寫操作時，進行一次快照
save 300 10         # 300秒內至少有10次寫操作時，進行一次快照
save 60 10000       # 60秒內至少有10000次寫操作時，進行一次快照2）如果要關閉 RDB 持久化，
可以將 save 參數列表清空，或者直接注釋掉所有 save 行：save ""

AOF（追加文件）：記錄每次的寫操作，適合需要更高數據一致性的場景。

AOF 是通過記錄每次寫操作的命令來實現持久化，這些命令會被追加到一個文件中。
AOF 持久化可以提供更好的數據安全性，但會占用更多的磁盤空間。1）配置 AOF 持久化
在 redis.conf 文件中，可以通過以下配置項來設置 AOF 持久化：appendonly yesyes：啟用 AOF 持久化。
no：禁用 AOF 持久化。2）AOF 的寫入策略可以通過以下配置項設置：appendfsync alwaysalways：每次寫操作都會同步到磁盤，最安全但性能最低。
everysec：每秒同步一次，性能較好，但可能會丟失一秒內的數據。
no：不自動同步，由操作系統決定何時同步。

混合持久化

混合持久化是 Redis 4.0 之后新增的一種持久化方式，結合了 RDB 和 AOF 的優點。
在文件開頭以 RDB 的形式保存數據，然后追加后續的寫操作命令。1) 配置混合持久化
在 redis.conf 文件中，可以通過以下配置項來啟用混合持久化：rdb-aof-use-rdb-preamble yesyes：啟用混合持久化。
no：禁用混合持久化。2) 關閉持久化
如果需要關閉 Redis 的持久化功能，需要同時關閉 RDB 和 AOF 持久化：2.1)關閉 RDB 持久化：save ""2.2)關閉 AOF 持久化：appendonly no2.3)關閉混合持久化：rdb-aof-use-rdb-preamble no關閉持久化后，需要重啟 Redis 服務才能生效。