Οι βάσεις δεδομένων στη μνήμη λειτουργούν πιο γρήγορα από τις βάσεις δεδομένων με αποθήκευση δίσκου. Αυτό συμβαίνει επειδή χρησιμοποιούν "εσωτερικό" αλγόριθμους βελτιστοποίησης, τα οποία είναι απλούστερα και ταχύτερα, και αυτού του είδους το σύστημα απαιτεί λιγότερες οδηγίες CPU από ένα σύστημα αποθήκευσης δίσκου. Επιπλέον, η πρόσβαση σε δεδομένα που έχουν αποθηκευτεί "στη μνήμη" εξαλείφει την ανάγκη αναζητήστε χρόνο κατά την αναζήτηση δεδομένων. Κατά συνέπεια, πολλοί προμηθευτές αποθήκης δεδομένων μεταβαίνουν σε τεχνολογία στη μνήμη να επιταχύνει την επεξεργασία των δεδομένων. Το cloud παρουσιάζει επίσης μια ευκαιρία για χρήση βάσεων δεδομένων στη μνήμη.

Παραδοσιακά, τα δεδομένα αποθηκεύονταν σε μονάδες δίσκου, με τη μνήμη RAM να χρησιμοποιείται για βραχυπρόθεσμη μνήμη ενώ ο υπολογιστής χρησιμοποιείται. Η αρχιτεκτονική βάσης δεδομένων στη μνήμη χρησιμοποιεί ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων που βασίζεται κυρίως στην κύρια μνήμη του υπολογιστή (RAM) και οργανώνεται από ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων στη μνήμη (IMDBMS). Η αρχιτεκτονική της βάσης δεδομένων στη μνήμη (IMDB) απαιτεί ένα σύστημα διαχείρισης σχεδιασμένο να χρησιμοποιεί την κύρια μνήμη του υπολογιστή ως την κύρια θέση αποθήκευσης και πρόσβασης σε δεδομένα, αντί για μονάδα δίσκου.

Αν και στη μνήμη συστήματα βάσεων δεδομένων έχουν ευρείες χρήσεις, χρησιμοποιούνται κυρίως για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο που απαιτούν τεχνολογία υψηλής απόδοσης. Οι περιπτώσεις χρήσης για αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν εφαρμογές για απαντήσεις σε πραγματικό χρόνο, όπως με τις βιομηχανίες χρηματοδότησης, άμυνας, τηλεπικοινωνιών και πληροφοριών. Οι εφαρμογές που απαιτούν πρόσβαση σε δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, όπως εφαρμογές ροής, εφαρμογές τηλεφωνικών κέντρων, εφαρμογές κρατήσεων και εφαρμογές ταξιδιού λειτουργούν επίσης καλά με το IMDBMS. 

Οι δύο κύριοι λόγοι που οι βάσεις δεδομένων στη μνήμη δεν ήταν ιστορικά δημοφιλείς έχουν να κάνουν με το κόστος και την έλλειψη ΟΞΥ (ατομικότητα, συνέπεια, απομόνωση και ανθεκτικότητα) συμμόρφωση. Η έλλειψη «αντοχής», αναφέρεται στην απώλεια μνήμης του IMBD, σε περίπτωση που κοπεί η ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης, η μνήμη RAM ήταν, ιστορικά, αρκετά ακριβή, και αυτό έχει εμποδίσει την ανάπτυξη και την εξέλιξη των βάσεων δεδομένων στη μνήμη. Πρόσφατα, το κόστος της μνήμης RAM έχει αρχίσει να μειώνεται, καθιστώντας τα IMBD πιο προσιτά.

Μνήμη εναντίον αποθήκευσης

Αποθηκευτικός χώρος είναι για δεδομένα που δεν χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή, αλλά έχουν εγγραφεί σε σκληρό δίσκο, μπορούν να αποθηκευτούν επ' αόριστον και να ανακληθούν ανάλογα με τις ανάγκες. Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε έναν δίσκο είναι μόνιμα εκτός εάν διαγραφούν. Η αποθήκευση σκληρού δίσκου χρησιμοποιείται γενικά για μακροπρόθεσμους σκοπούς αποθήκευσης. Παραδοσιακά, οι σκληροί δίσκοι σχεδιάστηκαν για να εξοικονομούν πολύ μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων από τη μνήμη RAM. Αυτή η κατάσταση αλλάζει.

RAM είναι ένα φυσικό στοιχείο, όχι ένα πρόγραμμα λογισμικού. Χρησιμοποιεί τσιπ υπολογιστών (ολοκληρωμένα κυκλώματα) που είναι συγκολλημένα στην κύρια λογική πλακέτα ή, όπως συμβαίνει με πολλούς προσωπικούς υπολογιστές, χρησιμοποιεί ένα σύστημα plug-in για την εύκολη αναβάθμιση μονάδων μνήμης (γνωστά και ως μονάδες DRAM). Η χρήση ενός συστήματος IMDB αντί για μονάδα δίσκου παρέχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• Η μνήμη RAM μπορεί να αυξηθεί για να βελτιώσει την απόδοση με σχετική ευκολία.

• Η πρόσθετη μνήμη RAM επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να κάνει περισσότερα ταυτόχρονα (αλλά δεν τον κάνει πιο γρήγορο).

• Η πρόσθετη μνήμη RAM βελτιώνει την εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών εφαρμογών και επιτρέπει πολλαπλές εφαρμογές να ανοίγουν χωρίς να προκαλεί καθυστέρηση στο σύστημα.

• Καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από τις μονάδες δίσκου.

Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι RAM: DRAM (Dynamic Random Access Memory) και SRAM (Static Random Access Memory). Η μνήμη RAM έχει χρησιμοποιηθεί ως μορφή βραχυπρόθεσμης μνήμης για χρήση υπολογιστή. Η λέξη που χρησιμοποιείται για να περιγράψει την απώλεια μνήμης της RAM όταν διακόπτεται η ηλεκτρική ενέργεια είναι "πτητική".

• ΔΡΑΜΙ: Ο όρος «δυναμική» υποδηλώνει ότι οι μνήμες πρέπει να ανανεώνονται συνεχώς. Η μνήμη DRAM χρησιμοποιείται γενικά ως κύρια μνήμη στους υπολογιστές. Η μνήμη RAM πρέπει να ανανεώνεται χιλιάδες φορές κάθε δευτερόλεπτο.

• SRAM: Συνήθως χρησιμοποιείται ως προσωρινή μνήμη συστήματος. (Μια μικρότερη, ταχύτερη μνήμη που βρίσκεται πιο κοντά σε έναν πυρήνα επεξεργαστή.) Αποθηκεύει αντίγραφα δεδομένων που χρησιμοποιούνται τακτικά από την κύρια μνήμη και περιγράφεται ως «στατική» επειδή δεν χρειάζεται ανανέωση. Ωστόσο, η SRAM είναι επίσης ασταθής και χάνει τις μνήμες της όταν διακόπτεται η τροφοδοσία.

Απολέπιση

Επί του παρόντος, τα IMDG παρέχουν έναν απλό, οικονομικά αποδοτικό τρόπο παροχής επεκτασιμότητας. Ενα Το IMDG επιτρέπει την κλιμάκωση απλά προσθέτοντας μια νέα μνήμη RAM. Η προσθήκη μνήμης περιγράφεται ως «κάθετη κλιμάκωση» και περιλαμβάνει αύξηση της χωρητικότητας ενός συστήματος, επιτρέποντάς του να χειρίζεται περισσότερες συναλλαγές. Αυτός είναι ο απλούστερος, ταχύτερος τρόπος αύξησης της χωρητικότητας χωρίς σημαντική αλλαγή της αρχιτεκτονικής του συστήματος. Επίσης, οι βάσεις δεδομένων που μπορούν να κλιμακωθούν, ενώ προσφέρουν προβολή των δεδομένων, μπορούν να διευκολύνουν σημαντικά την εργασία με κοντέινερ.

NVRAM

Η RAM συνοδεύεται από ένα σημαντικό και προφανές πρόβλημα. Χάνει
δεδομένα κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος (ή εάν αποσυνδεθεί), προκαλώντας μεγάλη
απογοήτευση για τους ανθρώπινους χρήστες του. Μη πτητική μνήμη τυχαίας πρόσβασης (NVRAM)
περιγράφει μια μνήμη υπολογιστή ικανή να διατηρεί δεδομένα ακόμα και μετά την τροφοδοσία του
η μνήμη έχει κοπεί.

Προς το παρόν, η πιο δημοφιλής μορφή NVRAM ονομάζεται flash
μνήμη. Η μνήμη flash είναι μη πτητική αποθήκευση υπολογιστή που μπορεί να γίνει σκόπιμα
διαγράφονται και επαναπρογραμματίζονται. Είναι ένα τσιπ μνήμης για αποθήκευση και μεταφορά δεδομένων
από τη μια ψηφιακή συσκευή στην άλλη. Η μνήμη flash μπορεί να επαναπρογραμματιστεί ηλεκτρονικά
ή διαγράφονται. Μπορεί να βρεθεί σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, συσκευές αναπαραγωγής MP3, μονάδες flash USB,
και δίσκους στερεάς κατάστασης.

Μια σημαντική πρόοδος στην τεχνολογία NVRAM είναι η
τρανζίστορ floating-gate, που παρέχει διαγραφόμενη, προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση
(EPROM). Το τρανζίστορ floating-gate αποτελείται από ένα τερματικό πύλης, που προστατεύεται από
μόνωση υψηλής ποιότητας (ενεργώντας ως διακόπτης) για ένα πλέγμα τρανζίστορ. ο
Το EPROM θα μπορούσε να διαγραφεί και να ρυθμιστεί ξανά με την εφαρμογή υπεριώδους φωτός. Αυτή η τεχνολογία
πρόσφατα αντικαταστάθηκε με το EEPROM, το οποίο χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για την επαναφορά του
αναμνήσεις. Οι νέες ιδέες για το NVRAM περιλαμβάνουν:

• Σιδηροηλεκτρική RAM (F-RAM): Μια μνήμη τυχαίας πρόσβασης, πολύ παρόμοια με τη μνήμη DRAM, αλλά χρησιμοποιεί ένα λεπτό σιδηροηλεκτρικό φιλμ του οποίου τα άτομα αλλάζουν την πολικότητα, με αποτέλεσμα έναν διακόπτη. Η μνήμη διατηρείται όταν διακόπτεται η παροχή ρεύματος.

• RAM αλλαγής φάσης (ΑΜΑΞΑΚΙ ΜΩΡΟΥ): Χρησιμοποιεί την ίδια τακτική με τα εγγράψιμα CD, αλλά οι αναγνώσεις βασίζονται σε αλλαγές στην ηλεκτρική αντίσταση, αντί στις οπτικές ιδιότητες.

• Nano-RAM: Βασισμένο στην τεχνολογία νανοσωλήνων άνθρακα.

Σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων στη μνήμη (IMDBMS)

Η πλήρης κατανόηση των αναγκών και των προτεραιοτήτων ενός οργανισμού είναι ζωτικής σημασίας για τον καθορισμό της καλύτερης επιλογής αρχιτεκτονικών βάσεων δεδομένων. Τα IMDBMS (μερικές φορές συντομεύονται ως «συστήματα βάσης δεδομένων κύριας μνήμης) χρησιμοποιούν μια ποικιλία προσεγγίσεων και τεχνικών για την παροχή επεξεργασίας βάσεων δεδομένων στη μνήμη.

Το σύγχρονο IMDBMS όχι μόνο αποθηκεύει δεδομένα στη μνήμη, αλλά και
εκτελέστε λειτουργίες μέσα στη μνήμη. Όλα τα δεδομένα ενδέχεται να αποθηκευτούν στη μνήμη,
αλλά μπορεί να είναι σε συμπιεσμένη μορφή, βελτιστοποιώντας την πρόσβαση και την αποθήκευση δεδομένων. Το DBMS
μπορεί να σχεδιαστεί για να προσφέρει υβριδικές δυνατότητες, όπως ο συνδυασμός των λειτουργιών
μιας μονάδας δίσκου και τεχνολογιών στη μνήμη για μεγιστοποίηση της απόδοσης και ελαχιστοποίηση
δαπάνες.

Για να διασφαλιστεί η ανθεκτικότητα των δεδομένων σε ένα IMDBMS, πρέπει
να μεταφέρονται περιοδικά από την πτητική μνήμη σε μια πιο επίμονη,
μακροπρόθεσμη μορφή αποθήκευσης. Μια μέθοδος για αυτό ονομάζεται "καταγραφή συναλλαγών".
με χρονομετρημένα στιγμιότυπα των δεδομένων στη μνήμη που αποστέλλονται σε κάποια μορφή μη πτητικά
αποθήκευση. Εάν το σύστημα αποτύχει (και γίνει επανεκκίνηση), η βάση δεδομένων μπορεί να επαναφερθεί,
με τα περισσότερα από τα τρέχοντα δεδομένα να είναι ακόμη διαθέσιμα.

Το Cloud και το IMBD

Το σύννεφο παρέχει ένα εξαιρετικό περιβάλλον για τη λήψη του
περισσότερα από τον υπολογισμό στη μνήμη. Ένα περιβάλλον cloud προσφέρει στους οργανισμούς το
δυνατότητα πρόσβασης σε μεγάλες ποσότητες μνήμης RAM κατά βούληση. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να βοηθήσει
Οι οργανισμοί αποφεύγουν τα έξοδα ενός υπολογιστή εσωτερικής μνήμης.

Η σύννεφο μπορεί επίσης να παρέχει ένα περιβάλλον που κάνει την αποθήκευση στη μνήμη πιο αξιόπιστη μέσω της χρήσης περιττών κεντρικών υπολογιστών και εικονικών μηχανών που χρησιμοποιούν αυτόματη ανακατεύθυνση. Με αυτά τα μέτρα, η διακοπή της μνήμης RAM δεν θα οδηγήσει σε απώλεια δεδομένων. Αυτά τα προστατευτικά μέτρα είναι πιο δύσκολο να αναπτυχθούν σε ένα σύστημα ηλεκτρονικών υπολογιστών εσωτερικού χώρου. Ο συνδυασμός του cloud και του υπολογιστή στη μνήμη παρέχει έναν εξαιρετικό τρόπο για να μεγιστοποιήσετε τα οφέλη ενός συστήματος στη μνήμη.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.dataversity.net/in-memory-database-architecture-overview/