In-Memory-Datenbanken arbeiten schneller als Datenbanken mit Plattenspeicher. Dies liegt daran, dass sie „intern“ verwenden. Optimierungsalgorithmen, die einfacher und schneller sind, und dieser Systemtyp erfordert weniger CPU-Befehle als ein Plattenspeichersystem. Darüber hinaus entfällt durch den Zugriff auf Daten, die „im Arbeitsspeicher“ gespeichert wurden, Zeit suchen bei der Datensuche. Infolgedessen wechseln mehrere Data-Warehouse-Anbieter zu In-Memory-Technologie um die Datenverarbeitung zu beschleunigen. Die Cloud bietet auch die Möglichkeit, In-Memory-Datenbanken zu verwenden.

Traditionell wurden Daten auf Festplatten gespeichert, wobei RAM als Kurzzeitspeicher genutzt wurde, während der Computer in Betrieb war. Die In-Memory-Datenbankarchitektur verwendet ein Datenbankverwaltungssystem, das hauptsächlich auf dem Hauptspeicher (RAM) eines Computers basiert und von einem In-Memory-Datenbankverwaltungssystem (IMDBMS) organisiert wird. Für die In-Memory-Datenbank-Architektur (IMDB) ist ein Verwaltungssystem erforderlich, das den Hauptspeicher des Computers als primären Speicherort zum Speichern und Zugreifen auf Daten nutzt und nicht ein Festplattenlaufwerk.

Obwohl im Speicher Datenbanksysteme haben einen breiten Einsatzbereich, sie werden hauptsächlich für Echtzeitanwendungen verwendet, die Hochleistungstechnologie erfordern. Die Anwendungsfälle für diese Systeme umfassen Anwendungen für Echtzeitreaktionen, beispielsweise in der Finanz-, Verteidigungs-, Telekommunikations- und Geheimdienstbranche. Anwendungen, die Echtzeit-Datenzugriff erfordern, wie Streaming-Apps, Callcenter-Apps, Reservierungs-Apps und Reise-Apps, funktionieren ebenfalls gut mit IMDBMS. 

Die beiden Hauptgründe, warum In-Memory-Datenbanken in der Vergangenheit nicht beliebt waren, sind die Kosten und der Mangel an ACID (Atomizität, Konsistenz, Isolation und Dauerhaftigkeit) Compliance. Der Mangel an „Haltbarkeit“ bezieht sich auf den Speicherverlust der IMBDs, sollte der Strom abgeschaltet werden. Außerdem war RAM in der Vergangenheit ziemlich teuer, und dies hat das Wachstum und die Entwicklung von In-Memory-Datenbanken gebremst. In letzter Zeit sind die Kosten für RAM gesunken, was IMBDs erschwinglicher macht.

Arbeitsspeicher vs. Speicher

Lagerung ist für Daten, die derzeit nicht verwendet werden, aber auf einer Festplatte aufgezeichnet wurden, auf unbestimmte Zeit gespeichert und bei Bedarf wieder aufgerufen werden können. Auf einer Festplatte gespeicherte Daten sind dauerhaft, sofern sie nicht gelöscht werden. Festplattenspeicher wird im Allgemeinen für langfristige Speicherzwecke verwendet. Traditionell wurden Festplatten so konzipiert, dass sie viel größere Datenmengen speichern als RAM. Diese Situation ändert sich.

RAM ist eine physische Komponente, kein Softwareprogramm. Es verwendet Computerchips (integrierte Schaltkreise), die auf die Hauptplatine gelötet werden, oder verwendet, wie bei vielen Personal Computern, ein Stecksystem zum einfachen Aufrüsten von Speichermodulen (auch DRAM-Module genannt). Die Verwendung einer IMDB anstelle eines Plattenlaufwerksystems bietet die folgenden Vorteile:

• RAM kann relativ einfach erhöht werden, um die Leistung zu verbessern.

• Zusätzlicher RAM ermöglicht es einem Computer, mehr auf einmal zu tun (aber macht ihn nicht wirklich schneller).

• Zusätzliches RAM verbessert das Umschalten zwischen verschiedenen Anwendungen und ermöglicht das Öffnen mehrerer Anwendungen, ohne dass das System träge wird.

• Es verbraucht weniger Strom als Festplatten.

Es gibt zwei grundlegende Arten von RAM: DRAM (Dynamischer Direktzugriffsspeicher) und SRAM (Statischer Direktzugriffsspeicher). RAM wurde als Kurzzeitgedächtnis für Computer verwendet. Das Wort, das verwendet wird, um den Speicherverlust von RAM zu beschreiben, wenn der Strom abgeschaltet wird, ist "flüchtig".

• DRAMs: Der Begriff „dynamisch“ weist darauf hin, dass Erinnerungen ständig aktualisiert werden müssen. DRAM wird im Allgemeinen als Hauptspeicher in Computern verwendet. Der Arbeitsspeicher muss jede Sekunde tausende Male aktualisiert werden.

• SRAM: Wird normalerweise als Systemcache verwendet. (Ein kleinerer, schnellerer Speicher, der näher an einem Prozessorkern liegt.) Er speichert Kopien regelmäßig verwendeter Daten aus seinem Hauptspeicher und wird als „statisch“ bezeichnet, da er nicht aktualisiert werden muss. Allerdings ist SRAM auch flüchtig und verliert seine Speicher, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Skalierung

Derzeit bieten IMDGs eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, Skalierbarkeit bereitzustellen. Ein IMDG ermöglicht Skalierung einfach durch Hinzufügen eines neuen RAM. Das Hinzufügen von Speicher wird als „vertikale Skalierung“ bezeichnet und beinhaltet die Erhöhung der Kapazität eines Systems, sodass es mehr Transaktionen verarbeiten kann. Dies ist die einfachste und schnellste Möglichkeit, die Kapazität zu erhöhen, ohne die Systemarchitektur wesentlich zu ändern. Darüber hinaus können skalierbare Datenbanken, die gleichzeitig eine Sicht auf die Daten bieten, die Arbeit mit Containern erheblich erleichtern.

NVRAM

RAM kommt mit einem signifikanten und offensichtlichen Problem. Es verliert
Daten während eines Stromausfalls (oder wenn der Netzstecker gezogen wird) verursacht große
Frustration für seine menschlichen Benutzer. Nichtflüchtiger Direktzugriffsspeicher (NVRAM)
beschreibt einen Computerspeicher, der Daten auch nach dem Einschalten des
Speicher wurde geschnitten.

Die derzeit beliebteste Form von NVRAM heißt Flash
Erinnerung. Flash-Speicher ist ein nichtflüchtiger Computerspeicher, der absichtlich
gelöscht und neu programmiert. Es ist ein Speicherchip zum Speichern und Übertragen von Daten
von einem digitalen Gerät zum anderen. Flash-Speicher kann elektronisch umprogrammiert werden
oder gelöscht. Es findet sich in Digitalkameras, MP3-Playern, USB-Sticks,
und Solid-State-Laufwerke.

Ein bedeutender Fortschritt in der NVRAM-Technologie ist die
Floating-Gate-Transistor, der einen löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher bietet
(EPROM). Der Floating-Gate-Transistor besteht aus einem Gate-Anschluss, geschützt durch
hochwertige Isolierung (als Schalter) für ein Transistorgitter. Die
EPROM könnte durch Anwenden von ultraviolettem Licht gelöscht und zurückgesetzt werden. Diese Technologie
wurde vor kurzem durch das EEPROM ersetzt, das Strom zum Zurücksetzen des verwendet
Erinnerungen. Neue Konzepte für NVRAM umfassen:

• Ferroelektrischer RAM (F-RAM): Ein Direktzugriffsspeicher, der dem DRAM sehr ähnlich ist, jedoch einen dünnen ferroelektrischen Film verwendet, dessen Atome die Polarität ändern, was zu einem Schalter führt. Der Speicher bleibt erhalten, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

• Phasenwechsel-RAM (KINDERWAGEN): Verwendet die gleiche Taktik wie beschreibbare CDs, aber die Messwerte basieren auf Änderungen des elektrischen Widerstands statt auf optischen Eigenschaften.

• Nano-RAM: Basierend auf der Carbon-Nanotube-Technologie.

In-Memory-Datenbankverwaltungssystem (IMDBMS)

Um die beste Auswahl an Datenbankarchitekturen zu treffen, ist ein gründliches Verständnis der Bedürfnisse und Prioritäten einer Organisation von entscheidender Bedeutung. IMDBMS (manchmal auch als „Hauptspeicher-Datenbanksysteme“ abgekürzt) nutzen eine Vielzahl von Ansätzen und Techniken, um eine In-Memory-Datenbankverarbeitung bereitzustellen.

Moderne IMDBMS speichern nicht nur Daten im Speicher, sondern auch
Operationen innerhalb des Speichers ausführen. Alle Daten können im Speicher gespeichert werden,
kann jedoch in einem komprimierten Format vorliegen, wodurch der Zugriff und die Datenspeicherung optimiert werden. Das DBMS
können so ausgelegt werden, dass sie hybride Fähigkeiten bieten, wie z. B. die Kombination der Funktionen
eines Festplattenlaufwerks und In-Memory-Technologien, um die Leistung zu maximieren und zu minimieren
Kosten.

Um die Dauerhaftigkeit von Daten innerhalb eines IMDBMS zu gewährleisten, muss es
periodisch vom flüchtigen Speicher in einen persistenteren,
langfristige Aufbewahrungsform. Eine Methode hierfür nennt sich „Transaction Logging“.
mit zeitgesteuerten Snapshots der In-Memory-Daten, die an eine Form von nichtflüchtigem . gesendet werden
Lagerung. Sollte das System ausfallen (und neu gestartet werden), kann die Datenbank zurückgesetzt werden,
wobei die meisten der aktuellen Daten noch verfügbar sind.

Die Cloud und IMBD

Die Cloud bietet eine hervorragende Umgebung, um die
die meisten aus In-Memory-Computing. Eine Cloud-Umgebung bietet Unternehmen die
Möglichkeit, nach Belieben auf große RAM-Mengen zuzugreifen. Dieser Ansatz kann helfen
Unternehmen vermeiden die Kosten für einen lokalen In-Memory-Computer.

Das Cloud kann auch eine Umgebung bereitstellen, die In-Memory-Storage durch die Verwendung redundanter Hosts und virtueller Maschinen mit automatischem Failover zuverlässiger macht. Bei diesen Maßnahmen führt die Unterbrechung des Arbeitsspeichers nicht zu einem Datenverlust. Diese Schutzmaßnahmen sind in einem lokalen Computersystem schwieriger zu entwickeln. Die Kombination von Cloud und In-Memory-Computing bietet eine hervorragende Möglichkeit, die Vorteile eines In-Memory-Systems zu maximieren.

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://www.dataversity.net/in-memory-database-architecture-overview/