تعمل قواعد البيانات في الذاكرة بشكل أسرع من قواعد البيانات التي تحتوي على مساحة تخزين على القرص. هذا لأنهم يستخدمون "داخليًا" خوارزميات التحسين، وهي أبسط وأسرع ، ويتطلب هذا النوع من النظام تعليمات أقل لوحدة المعالجة المركزية من نظام تخزين القرص. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوصول إلى البيانات التي تم تخزينها "في الذاكرة" يلغي الحاجة إلى ذلك وقت السعى أثناء البحث عن البيانات. نتيجة لذلك ، يتحول العديد من بائعي مستودعات البيانات إلى تقنية في الذاكرة لتسريع معالجة البيانات. تقدم السحابة أيضًا فرصة لاستخدام قواعد البيانات الموجودة في الذاكرة.
تقليديًا، يتم تخزين البيانات على محركات الأقراص، مع استخدام ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للذاكرة قصيرة المدى أثناء استخدام الكمبيوتر. تستخدم بنية قاعدة البيانات في الذاكرة نظام إدارة قاعدة بيانات يعتمد بشكل أساسي على الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر (RAM)، ويتم تنظيمها بواسطة نظام إدارة قاعدة البيانات في الذاكرة (IMDBMS). تتطلب بنية قاعدة البيانات في الذاكرة (IMDB) نظام إدارة مصمم لاستخدام الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر كموقع أساسي لتخزين البيانات والوصول إليها، بدلاً من محرك الأقراص.
على الرغم من وجوده في الذاكرة نظم قواعد البيانات لها استخدامات واسعة ، فهي تُستخدم أساسًا للتطبيقات الواقعية التي تتطلب تقنية عالية الأداء. تتضمن حالات استخدام هذه الأنظمة تطبيقات للاستجابات في الوقت الفعلي ، مثل الصناعات المالية والدفاعية والاتصالات والاستخبارات. تعمل التطبيقات التي تتطلب الوصول إلى البيانات في الوقت الفعلي مثل تطبيقات البث وتطبيقات مركز الاتصال وتطبيقات الحجز وتطبيقات السفر بشكل جيد مع IMDBMS.
السببان الرئيسيان لقواعد البيانات الموجودة في الذاكرة لم تكن شائعة تاريخياً يتعلقان بالتكاليف ونقص حمض (الذرية والاتساق والعزلة والمتانة) الامتثال. يشير الافتقار إلى "المتانة" إلى فقدان ذاكرة IMBD ، في حالة انقطاع الكهرباء. أيضًا ، كانت ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، تاريخيًا ، باهظة الثمن إلى حد ما ، وقد أدى ذلك إلى إعاقة نمو وتطور قواعد البيانات في الذاكرة. في الآونة الأخيرة ، بدأت تكلفة ذاكرة الوصول العشوائي في الانخفاض ، مما جعل IMBDs في متناول الجميع.
الذاكرة مقابل التخزين
الخزائن هي للبيانات التي لا يتم استخدامها حاليًا ، ولكن تم تسجيلها على قرص ثابت ، ويمكن حفظها إلى أجل غير مسمى واستدعائها حسب الحاجة. البيانات المخزنة على القرص دائمة ما لم يتم مسحها. يستخدم تخزين القرص الصلب بشكل عام لأغراض التخزين طويل المدى. تقليديا ، تم تصميم محركات الأقراص الثابتة لتوفير كميات أكبر من البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي. هذا الوضع يتغير.
رامات هو مكون مادي وليس برنامج. يستخدم شرائح الكمبيوتر (الدوائر المتكاملة) التي يتم لحامها بلوحة المنطق الرئيسية ، أو ، كما هو الحال في العديد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، تستخدم نظامًا إضافيًا للترقية السهلة لوحدات الذاكرة (المعروفة أيضًا باسم وحدات DRAM). يوفر استخدام IMDB بدلاً من نظام محرك الأقراص الفوائد التالية:
- يمكن زيادة ذاكرة الوصول العشوائي لتحسين الأداء بسهولة نسبية.
- تسمح ذاكرة الوصول العشوائي الإضافية للكمبيوتر بعمل المزيد في وقت واحد (لكنها لا تجعله أسرع في الواقع).
- تعمل ذاكرة الوصول العشوائي الإضافية على تحسين التبديل بين التطبيقات المختلفة وتسمح بفتح العديد من التطبيقات دون التسبب في تباطؤ النظام.
- يستخدم طاقة أقل من محركات الأقراص.
هناك نوعان أساسيان من ذاكرة الوصول العشوائي: DRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكي) و SRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة). تم استخدام ذاكرة الوصول العشوائي كشكل من أشكال الذاكرة قصيرة المدى لاستخدام الكمبيوتر. الكلمة المستخدمة لوصف فقدان ذاكرة RAM عند انقطاع الكهرباء "متقلبة".
- درهم: ويشير مصطلح "ديناميكي" إلى أن الذكريات يجب أن يتم تحديثها باستمرار. يتم استخدام DRAM بشكل عام كذاكرة رئيسية في أجهزة الكمبيوتر. يجب تحديث ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) آلاف المرات كل ثانية.
- سرام: تستخدم عادةً كذاكرة تخزين مؤقت للنظام. (ذاكرة أصغر وأسرع وأقرب إلى نواة المعالج.) وتقوم بتخزين نسخ من البيانات المستخدمة بانتظام من ذاكرتها الرئيسية وتوصف بأنها "ثابتة" لأنها لا تحتاج إلى التحديث. ومع ذلك، فإن SRAM أيضًا متقلبة وتفقد ذكرياتها عند انقطاع التيار الكهربائي.
التحجيم
حاليًا ، توفر IMDGs طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتوفير قابلية التوسع. ان IMDG يسمح بالتحجيم ببساطة عن طريق إضافة ذاكرة الوصول العشوائي الجديدة. توصف إضافة الذاكرة بأنها "تحجيم رأسي" وتتضمن زيادة قدرة النظام، مما يسمح له بمعالجة المزيد من المعاملات. هذه هي أبسط وأسرع طريقة لزيادة السعة دون تغيير بنية النظام بشكل كبير. كما أن قواعد البيانات التي يمكن توسيع نطاقها، مع تقديم طريقة عرض للبيانات، يمكن أن تجعل العمل مع الحاويات أسهل بشكل كبير.
NVRAM
تأتي ذاكرة الوصول العشوائي مع مشكلة كبيرة وواضحة. يخسر
البيانات أثناء انقطاع التيار الكهربائي (أو في حالة عدم توصيله) ، مما يتسبب في حدوث مشكلات كبيرة
الإحباط لمستخدميها من البشر. ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة (NVRAM)
يصف ذاكرة كمبيوتر قادرة على الاحتفاظ بالبيانات حتى بعد توصيل الطاقة إلى
تم قطع الذاكرة.
في الوقت الحاضر ، يُطلق على الشكل الأكثر شيوعًا من NVRAM اسم الفلاش
ذاكرة. ذاكرة الفلاش هي تخزين كمبيوتر غير متطاير يمكن أن يتم عمدا
تم محوها وإعادة برمجتها. إنها شريحة ذاكرة لتخزين ونقل البيانات
من جهاز رقمي إلى آخر. يمكن إعادة برمجة ذاكرة الفلاش إلكترونيًا
أو محوها. يمكن العثور عليها في الكاميرات الرقمية ومشغلات MP3 ومحركات أقراص فلاش USB ،
ومحركات الأقراص الصلبة.
تقدم كبير في تقنية NVRAM هو
ترانزستور البوابة العائمة ، يوفر ذاكرة قابلة للمسح ، قابلة للبرمجة ، للقراءة فقط
(إيبروم). يتكون ترانزستور البوابة العائمة من بوابة طرفية ، محمية بواسطة
عزل عالي الجودة (يعمل كمفتاح) لشبكة من الترانزستورات. ال
يمكن محو EPROM وإعادة ضبطه عن طريق تطبيق الضوء فوق البنفسجي. هذه التكنولوجيا
تم استبداله مؤخرًا بـ EEPROM ، والذي يستخدم الكهرباء لإعادة تعيين
ذكريات. تتضمن المفاهيم الجديدة لـ NVRAM ما يلي:
- ذاكرة الوصول العشوائي الكهروحرارية (اف-رام): ذاكرة الوصول العشوائي ، تشبه إلى حد بعيد DRAM ، ولكنها تستخدم غشاءً رقيقًا كهربيًا حديديًا تغير ذراته القطبية ، مما ينتج عنه مفتاح. يتم الاحتفاظ بالذاكرة عند انقطاع التيار الكهربائي.
- تغيير المرحلة ذاكرة الوصول العشوائي (عربة أطفال): يستخدم نفس التكتيكات مثل الأقراص المضغوطة القابلة للكتابة ، لكن القراءات تعتمد على التغيرات في المقاومة الكهربائية ، بدلاً من الخصائص البصرية.
- نانو رام: يعتمد على تقنية الأنابيب النانوية الكربونية.
نظام إدارة قواعد البيانات في الذاكرة (IMDBMS)
يعد الفهم الشامل لاحتياجات المنظمة وأولوياتها أمرًا بالغ الأهمية في تحديد الخيار الأفضل لبنيات قواعد البيانات. تستخدم أنظمة IMDBMS (التي يتم اختصارها أحيانًا إلى "أنظمة قاعدة بيانات الذاكرة الرئيسية") مجموعة متنوعة من الأساليب والتقنيات لتوفير معالجة قاعدة البيانات داخل الذاكرة.
لا يقوم نظام IMDBMS الحديث فقط بتخزين البيانات في الذاكرة ، ولكن أيضًا
إجراء عمليات داخل الذاكرة. قد يتم تخزين جميع البيانات في الذاكرة ،
ولكن قد يكون بتنسيق مضغوط ، مما يؤدي إلى تحسين الوصول وتخزين البيانات. نظم إدارة قواعد البيانات
يمكن تصميمه لتقديم إمكانات هجينة ، مثل الجمع بين الوظائف
من محركات الأقراص وتقنيات الذاكرة لزيادة الأداء وتقليله
التكاليف.
لضمان استمرارية البيانات داخل نظام IMDBMS ، يجب ذلك
يتم نقلها بشكل دوري من الذاكرة المتطايرة إلى ذاكرة أكثر ثباتًا ،
شكل طويل الأمد للتخزين. طريقة واحدة لذلك تسمى "تسجيل المعاملات" ،
مع لقطات موقوتة من البيانات في الذاكرة المرسلة إلى شكل من أشكال غير المتطايرة
تخزين. في حالة فشل النظام (وإعادة التشغيل) ، يمكن إعادة تعيين قاعدة البيانات ،
مع معظم البيانات الحالية لا تزال متاحة.
السحابة و IMBD
توفر السحابة بيئة ممتازة للحصول على
معظم الحوسبة في الذاكرة. توفر بيئة السحابة للمؤسسات
القدرة على الوصول إلى كميات كبيرة من ذاكرة الوصول العشوائي في الإرادة. هذا النهج يمكن أن يساعد
تتجنب المنظمات نفقات جهاز كمبيوتر داخلي في الذاكرة.
• سحابة يمكن أن توفر أيضًا بيئة تجعل التخزين في الذاكرة أكثر موثوقية من خلال استخدام المضيفات الزائدة عن الحاجة والأجهزة الظاهرية باستخدام تجاوز الفشل التلقائي. مع هذه الإجراءات ، لن يؤدي تعطيل ذاكرة الوصول العشوائي إلى فقدان البيانات. يصعب تطوير هذه الإجراءات الوقائية في نظام الكمبيوتر الداخلي. يوفر الجمع بين الحوسبة السحابية وداخل الذاكرة طريقة ممتازة لتعظيم فوائد نظام الذاكرة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.dataversity.net/in-memory-database-architecture-overview/
