Las bases de datos en memoria funcionan más rápido que las bases de datos con almacenamiento en disco. Esto se debe a que usan "interno" algoritmos de optimización, que son más simples y rápidos, y este tipo de sistema requiere menos instrucciones de CPU que un sistema de almacenamiento en disco. Además, el acceso a los datos que se han almacenado "en la memoria" elimina la necesidad de tiempo de búsqueda mientras busca datos. Como consecuencia, varios proveedores de almacenamiento de datos están cambiando a tecnología en memoria para acelerar el procesamiento de datos. La nube también presenta una oportunidad para usar bases de datos en memoria.

Tradicionalmente, los datos se almacenaban en unidades de disco y la RAM se utilizaba como memoria a corto plazo mientras la computadora estaba en uso. La arquitectura de la base de datos en memoria utiliza un sistema de administración de bases de datos que se basa principalmente en la memoria principal (RAM) de una computadora y está organizada por un sistema de administración de bases de datos en memoria (IMDBMS). La arquitectura de la base de datos en memoria (IMDB) requiere un sistema de gestión diseñado para utilizar la memoria principal de la computadora como ubicación principal para almacenar y acceder a los datos, en lugar de una unidad de disco.

Aunque en la memoria sistemas de base de datos tienen usos amplios, se utilizan principalmente para aplicaciones en tiempo real que requieren tecnología de alto rendimiento. Los casos de uso de estos sistemas incluyen aplicaciones para respuestas en tiempo real, como en las industrias de finanzas, defensa, telecomunicaciones e inteligencia. Las aplicaciones que requieren acceso a datos en tiempo real, como aplicaciones de transmisión, aplicaciones de centros de llamadas, aplicaciones de reservas y aplicaciones de viajes, también funcionan bien con IMDBMS. 

Las dos razones principales por las que históricamente las bases de datos en memoria no han sido populares tienen que ver con los costos y la falta de ACID (atomicidad, consistencia, aislamiento y durabilidad) cumplimiento. La falta de "durabilidad" se refiere a la pérdida de memoria de los IMBD, en caso de que se corte la electricidad. Además, históricamente, la memoria RAM ha sido bastante costosa y esto ha impedido el crecimiento y la evolución de las bases de datos en memoria. Recientemente, el costo de la RAM ha comenzado a disminuir, lo que hace que los IMBD sean más asequibles.

Memoria frente a almacenamiento

Almacenamiento es para datos que actualmente no se están utilizando, pero que se han grabado en un disco duro, se pueden guardar indefinidamente y se pueden recuperar según sea necesario. Los datos almacenados en un disco son permanentes a menos que se borren. El almacenamiento en disco duro se utiliza generalmente para fines de almacenamiento a largo plazo. Tradicionalmente, los discos duros se diseñaron para guardar cantidades de datos mucho mayores que la RAM. Esa situación está cambiando.

RAM es un componente físico, no un programa de software. Utiliza chips de computadora (circuitos integrados) que están soldados a la placa lógica principal o, como ocurre con muchas computadoras personales, utiliza un sistema de complemento para actualizar fácilmente los módulos de memoria (también conocidos como módulos DRAM). El uso de una IMDB en lugar de un sistema de unidad de disco proporciona los siguientes beneficios:

• La memoria RAM se puede aumentar para mejorar el rendimiento con relativa facilidad.

• La RAM adicional permite que una computadora haga más a la vez (pero en realidad no la hace más rápida).

• La RAM adicional mejora el cambio entre diferentes aplicaciones y permite abrir varias aplicaciones sin que el sistema se vuelva lento.

• Utiliza menos energía que las unidades de disco.

Hay dos tipos básicos de RAM: DRAM (Memoria dinámica de acceso aleatorio) y SRAM (Memoria estática de acceso aleatorio). La memoria RAM se ha utilizado como una forma de memoria a corto plazo para uso informático. La palabra que se usa para describir la pérdida de memoria de la memoria RAM cuando se corta la electricidad es "volátil".

• DRACMA: El término “dinámico” indica que los recuerdos deben actualizarse constantemente. La DRAM se utiliza generalmente como memoria principal en las computadoras. La RAM debe actualizarse miles de veces por segundo.

• RAM: Normalmente se utiliza como caché del sistema. (Una memoria más pequeña y más rápida que está más cerca del núcleo de un procesador). Almacena copias de los datos utilizados regularmente desde su memoria principal y se describe como “estática” porque no es necesario actualizarla. Sin embargo, la SRAM también es volátil y pierde sus memorias cuando se corta la energía.

Piel escamosa

Actualmente, los IMDG brindan una forma simple y rentable de brindar escalabilidad. Un IMDG permite escalar simplemente agregando una nueva RAM. Agregar memoria se describe como "escalado vertical" e implica aumentar la capacidad de un sistema, permitiéndole manejar más transacciones. Ésta es la forma más sencilla y rápida de aumentar la capacidad sin cambiar significativamente la arquitectura del sistema. Además, las bases de datos que se pueden escalar, al tiempo que ofrecen una vista de los datos, pueden facilitar significativamente el trabajo con contenedores.

NVRAM

La memoria RAM viene con un problema significativo y obvio. pierde
datos durante un corte de energía (o si se desconecta), causando gran
frustración para sus usuarios humanos. Memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM)
describe una memoria de computadora capaz de almacenar datos incluso después de encender el
la memoria ha sido cortada.

En la actualidad, la forma más popular de NVRAM se llama flash
memoria. La memoria flash es un almacenamiento informático no volátil que puede ser deliberadamente
borrado y reprogramado. Es un chip de memoria para almacenar y transferir datos.
de un dispositivo digital a otro. La memoria flash se puede reprogramar electrónicamente
o borrado. Se puede encontrar en cámaras digitales, reproductores de MP3, unidades flash USB,
y unidades de estado sólido.

Un avance significativo en la tecnología NVRAM es la
transistor de puerta flotante, que proporciona memoria borrable, programable y de solo lectura
(EPROM). El transistor de puerta flotante consta de un terminal de puerta, protegido por
aislamiento de alta calidad (que actúa como un interruptor) para una red de transistores. los
La EPROM se puede borrar y restablecer aplicando luz ultravioleta. esta tecnología
fue reemplazada recientemente con la EEPROM, que utiliza electricidad para restablecer el
recuerdos. Los nuevos conceptos para NVRAM incluyen:

• RAM ferroeléctrica (FRAM): Una memoria de acceso aleatorio, muy similar a DRAM, pero utiliza una película ferroeléctrica delgada cuyos átomos cambian de polaridad, lo que resulta en un interruptor. La memoria se conserva cuando se corta la alimentación.

• RAM de cambio de fase (COCHECITO): Utiliza las mismas tácticas que los CD grabables, pero las lecturas se basan en cambios en la resistencia eléctrica, en lugar de las propiedades ópticas.

• NanoRAM: Basado en tecnología de nanotubos de carbono.

Sistema de gestión de base de datos en memoria (IMDBMS)

Una comprensión profunda de las necesidades y prioridades de una organización es crucial para determinar la mejor elección de arquitecturas de bases de datos. Los IMDBMS (a veces abreviados como "sistemas de bases de datos de memoria principal") utilizan una variedad de enfoques y técnicas para proporcionar procesamiento de bases de datos en memoria.

El IMDBMS moderno no solo almacena datos en la memoria, sino también
realizar operaciones dentro de la memoria. Todos los datos pueden almacenarse en la memoria,
pero puede estar en un formato comprimido, optimizando el acceso y el almacenamiento de datos. El SGBD
puede diseñarse para ofrecer capacidades híbridas, como combinar las funciones
de una unidad de disco y tecnologías en memoria para maximizar el rendimiento y minimizar
costos.

Para asegurar la durabilidad de los datos dentro de un IMDBMS, debe
transferirse periódicamente de la memoria volátil a una más persistente,
forma de almacenamiento a largo plazo. Un método para esto se llama "registro de transacciones".
con instantáneas cronometradas de los datos en memoria enviados a alguna forma de no volátil
almacenamiento. Si el sistema falla (y se reinicia), la base de datos se puede restablecer,
con la mayoría de los datos actuales todavía disponibles.

La nube e IMBD

La nube proporciona un entorno excelente para obtener la
sacar el máximo partido de la informática en memoria. Un entorno de nube ofrece a las organizaciones la
capacidad de acceder a grandes cantidades de RAM a voluntad. Este enfoque puede ayudar
las organizaciones evitan el gasto de una computadora en memoria local.

El cloud también puede proporcionar un entorno que hace que el almacenamiento en memoria sea más confiable mediante el uso de hosts redundantes y máquinas virtuales que utilizan conmutación por error automática. Con estas medidas, la interrupción de la memoria RAM no provocará una pérdida de datos. Estas medidas de protección son más difíciles de desarrollar en un sistema informático local. La combinación de la nube y la computación en memoria proporciona una excelente manera de maximizar los beneficios de un sistema en memoria.

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• Fuente: https://www.dataversity.net/in-memory-database-architecture-overview/