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記憶體資料庫:概述 – DATAVERSITY

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記憶體資料庫比磁碟儲存資料庫運行得更快。 這是因為他們使用“內部” 優化算法,更簡單、更快,而且這種類型的系統比磁碟儲存系統需要更少的 CPU 指令。 此外,存取已儲存在「記憶體中」的資料消除了對 尋求時間 在搜尋資料時。 因此,一些資料倉儲供應商正在轉向 記憶體技術 以加快數據處理速度。 雲端也提供了使用記憶體資料庫的機會。

傳統上,資料儲存在磁碟機上,而 RAM 在電腦使用時用作短期記憶體。記憶體資料庫架構所使用的資料庫管理系統主要依賴電腦的主記憶體(RAM),並由記憶體資料庫管理系統(IMDBMS)組織。記憶體資料庫 (IMDB) 架構需要一個管理系統,旨在使用電腦的主記憶體作為儲存和存取資料的主要位置,而不是磁碟機。

雖然在記憶裡 數據庫系統 確實有廣泛的用途,它們主要用於需要高效能技術的即時應用程式。 這些系統的用例包括即時回應應用程序,例如金融、國防、電信和情報行業。 需要即時資料存取的應用程式(例如串流應用程式、呼叫中心應用程式、預訂應用程式和旅行應用程式)也可以很好地與 IMDBMS 配合使用。 

記憶體資料庫歷來不受歡迎的兩個主要原因與成本和缺乏 ACID (原子性、一致性、隔離性和持久性)合規性。 缺乏「耐用性」是指如果斷電,IMBD 就會失去記憶。 此外,從歷史上看,RAM 相當昂貴,這阻礙了記憶體資料庫的成長和發展。 最近,RAM 的成本開始下降,讓 IMBD 變得更便宜。

記憶體與儲存

儲存應用 用於目前未使用但已記錄在硬碟上的數據,可以無限期保存並根據需要呼叫。 除非刪除,否則儲存在磁碟上的資料將是永久性的。 硬碟儲存通常用於長期儲存目的。 傳統上,硬碟的設計目的是比 RAM 保存更多的資料。 這種情況正在改變。

內存 是一個實體組件,而不是軟體程式。 它使用焊接到主邏輯板上的電腦晶片(集成電路),或者像許多個人電腦一樣,使用插件系統來輕鬆升級記憶體模組(也稱為 DRAM 模組)。 使用 IMDB 取代磁碟機系統具有以下優點:

  • 可以相對輕鬆地增加 RAM 以提高效能。
  • 額外的 RAM 允許電腦同時執行更多操作(但實際上並不會使其速度更快)。
  • 額外的 RAM 改善了不同應用程式之間的切換,並允許打開多個應用程序,而不會導致系統緩慢。
  • 它比磁碟機消耗更少的電量。

RAM 有兩種基本類型: DRAM (動態隨機存取記憶體)和SRAM(靜態隨機存取記憶體)。 RAM 已被用作電腦使用的短期記憶體的一種形式。 用來形容RAM斷電後失去記憶的詞是「易失性」。

  • 內存: 「動態」一詞表示記憶必須不斷刷新。 DRAM通常用作電腦中的主記憶體。 RAM 每秒必須刷新數千次。
  • SRAM: 通常用作系統緩存。 (更小、更快的內存,更接近處理器核心。)它儲存主內存中經常使用的資料的副本,並被描述為“靜態”,因為它不需要刷新。然而,SRAM 也是易失性的,當斷電時就會失去記憶。

縮放

目前,IMDG 提供了一種簡單、經濟高效的方法來提供可擴展性。 一個 IMDG 允許縮放 只需添加新的 RAM 即可。添加記憶體被描述為“垂直擴展”,涉及增加系統容量,使其能夠處理更多事務。這是在不顯著改變系統架構的情況下增加容量的最簡單、最快的方法。此外,可以橫向擴展的資料庫在提供資料視圖的同時,可以使容器的使用變得更加容易。

NVRAM

RAM 存在一個重大且明顯的問題。 它失去了
停電(或拔掉插頭)期間的數據,造成巨大
人類使用者感到沮喪。 非揮發性隨機存取記憶體 (NVRAM)
描述了一種即使在通電後也能保存資料的電腦記憶體
記憶已被切斷。

目前,最受歡迎的 NVRAM 形式稱為快閃記憶體
記憶。 快閃記憶體是非揮發性電腦記憶體,可以故意
擦除並重新編程。 它是用於儲存和傳輸資料的儲存晶片
從一台數位設備到另一台數位設備。 快閃記憶體可以電子方式重新編程
或刪除。 它可以在數位相機、MP3 播放器、USB 隨身碟、
和固態硬碟。

NVRAM 技術的一個重大進步是
浮柵電晶體,提供可擦除、可程式化、唯讀記憶體
(EPROM)。 浮柵電晶體由一個柵極端子組成,受保護
電晶體柵極的高品質絕緣(充當開關)。 這
EPROM可以透過施加紫外光來擦除和重新設定。 這項技術
最近被 EEPROM 取代,它使用電力來重置
回憶。 NVRAM 的新概念包括:

  • 鐵電RAM (F-RAM): 隨機存取記憶體,與 DRAM 非常相似,但使用鐵電薄膜,其原子改變極性,從而產生開關。 斷電後記憶仍保留。
  • 相變記憶體 (普拉姆): 使用與可寫 CD 相同的策略,但讀數是基於電阻的變化,而不是光學特性。

記憶體資料庫管理系統 (IMDBMS)

徹底了解組織的需求和優先順序對於確定資料庫架構的最佳選擇至關重要。 IMDBMS(有時縮寫為「主記憶體資料庫系統」)使用各種方法和技術來提供記憶體資料庫處理。

現代 IMDBMS 不僅將資料儲存在記憶體中,還
在記憶體中執行操作。 所有資料可能都儲存在記憶體中,
但可能採用壓縮格式,優化存取和資料儲存。 資料庫管理系統
可以設計為提供混合功能,例如組合功能
磁碟機和記憶體技術,以最大限度地提高效能並最大限度地減少
成本。

為了確保 IMDBMS 中資料的持久性,必須
定期從揮發性記憶體轉移到更持久的、
長期儲存形式。 一種方法稱為“交易日誌記錄”,
將記憶體資料的定時快照傳送到某種形式的非揮發性
貯存。 如果系統發生故障(並重新啟動),可以重置資料庫,
目前大部分數據仍然可用。

雲端和 IMBD

雲端為獲取資訊提供了良好的環境
大部分是記憶體計算。 雲端環境為組織提供了
能夠隨意存取大量 RAM。 這種方法可以幫助
組織避免了本地記憶體計算機的費用。

還可以提供一個環境,​​透過使用冗餘主機和使用自動故障轉移的虛擬機,使記憶體儲存更加可靠。 透過這些措施,RAM 中斷不會導致資料遺失。 這些保護措施在本地電腦系統中更難以開發。 將雲端和記憶體運算相結合提供了一種最大限度地發揮記憶體系統優勢的絕佳方法。

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