分散式快取三雄對比：Memcached、Redis、Ehcache 架構選型指南

分散式快取三雄對比：Memcached、Redis、Ehcache 架構選型指南

快取是高併發系統提升效能、降低資料庫壓力的關鍵層。本文對比 Memcached、Redis、Ehcache 三大主流方案的架構特性、資料模型、持久化、叢集策略與 Spring 整合範例，協助架構師依場景選型。

一、Memcached：純記憶體、高效能、無持久化

核心定位

高效能分散式記憶體快取伺服器，透過快取資料庫查詢結果，減少 DB 存取，提升動態 Web 應用速度與擴展性。

儲存特性

• 資料**僅存在記憶體**，重啟即消失。
• 容量達上限依 LRU 自動淘汰。
• 不支援持久化、備份、複寫，純快取角色。

資料結構

單一 Key-Value（Value 為二進位 Blob），無原生結構化操作。

叢集與一致性雜湊

客戶端以 Key 雜湊決定節點。為解決節點增減導致大量 Key 遷移，採用 一致性雜湊 + 虛擬節點：

• 環狀雜湊空間，Key 與節點映射至環上。
• 新增/移除節點僅影響鄰近 Key，避免全量重新分佈。
• 虛擬節點解決實體節點過少導致負載不均。

Spring 整合範例

<bean name="memcachedClient" class="net.rubyeye.xmemcached.utils.XMemcachedClientFactoryBean"
      destroy-method="shutdown">
  <property name="servers" value="${VIPCPS_MC_S1_HOST}:${VIPCPS_MC_S1_PORT}..."/>
  <property name="connectionPoolSize" value="1"/>
  <property name="sessionLocator">
    <bean class="net.rubyeye.xmemcached.impl.KetamaMemcachedSessionLocator"/>
  </property>
</bean>

二、Redis：功能豐富、支援持久化、主從複寫

核心定位

高效能 Key-Value 儲存系統，補償 Memcached 結構單一、無持久化不足，部分場景可補充關聯式資料庫。

資料型別豐富

所有操作**原子性**，支援交集/並集/差集、排序、Lua 腳本事務。

持久化機制

1. RDB 快照：save seconds changes，定期將記憶體全量寫入磁碟。
2. AOF 日誌：appendonly yes，每條寫指令追加寫入；appendfsync everysec 折中效能與安全。

主從複寫

• 單向非同步複寫，從節點可級聯。
• 支援發布/訂閱同步增量指令。
• 提升讀擴展性與資料冗余。

Spring 整合範例

<bean id="jedisPoolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">
  <property name="maxActive" value="${redis.pool.maxActive}"/>
  <property name="maxIdle" value="${redis.pool.maxIdle}"/>
  <property name="maxWait" value="${redis.pool.maxWait}"/>
  <property name="testOnBorrow" value="${redis.pool.testOnBorrow}"/>
</bean>

<bean id="jedisConnectionFactory0" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory">
  <property name="hostName" value="${VIPCPS_REDIS_HOST_0}"/>
  <property name="port" value="${VIPCPS_REDIS_PORT_0}"/>
  <property name="poolConfig" ref="jedisPoolConfig"/>
</bean>

<bean id="stringRedisTemplate0" class="org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate"
      p:connection-factory-ref="jedisConnectionFactory0" scope="prototype"/>

<bean id="redisTemplateRouter" class="com.vipshop.unionweb.framework.redis.RedisTemplateRouter">
  <constructor-arg>
    <list><ref bean="stringRedisTemplate0"/><ref bean="stringRedisTemplate1"/></list>
  </constructor-arg>
</bean>

客戶端路由實作

public class RedisTemplateRouter {
  private static final CRC32 crc32 = new CRC32();
  private static List redisTemplates;
  private static int SERVER_COUNT;

  public RedisTemplateRouter(List templates) {
    redisTemplates = templates; SERVER_COUNT = templates.size();
  }
  public static StringRedisTemplate getRouteRedis(String key) {
    crc32.reset(); crc32.update(key.getBytes());
    int idx = Math.abs((int)(crc32.getValue() % SERVER_COUNT));
    return redisTemplates.get(idx);
  }
}

三、Ehcache：進程內快取、支援分散式、Java 生態首選

核心特性

• 純 Java 進程內快取框架，記憶體 + 磁碟兩級儲存，可擴展至數 GB。
• 支援 LRU、LFU、FIFO 多種淘汰演算法。
• 可快取頁面、物件、資料；支援叢集/分散式快取（Terracotta/RMI/JGroups）。

Spring 物件快取配置

<!-- ehcache.xml 關鍵片段 -->
<cache name="userCache"
       maxEntriesLocalHeap="10000"
       eternal="false"
       timeToIdleSeconds="300"
       timeToLiveSeconds="600"
       memoryStoreEvictionPolicy="LRU"
       overflowToDisk="true"
       maxEntriesLocalDisk="1000000"
       diskPersistent="false"
       diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"/>

透過 @Cacheable、@CachePut、@CacheEvict 註解無侵入式整合。

四、三雄選型決策矩陣

五、選型建議

1. 純快取、極致 QPS、無持久化需求 → Memcached。
2. 需要資料結構、持久化、發布訂閱、排行榜、分散式鎖 → Redis。
3. Java 應用、進程內低延遲、Hibernate 二級快取、簡單分散式 → Ehcache。
4. 混合架構常見**：Redis 做分散式快取/資料結構，Memcached 做大量 Session/頁面片段，Ehcache 做本地熱點（多級快取）。