內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-03 18:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-03 18:30:01 來源：信息時(shí)代

    內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù) : 與傳統(tǒng)的常駐磁盤數(shù)據(jù)庫(disk-resident database,DRDB)不同的、基于內(nèi)存的一種數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。
1. 數(shù)據(jù)存儲
數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存版本是系統(tǒng)的“工作版本”,其中的數(shù)據(jù)可被事務(wù)直接存取。這對原有的技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn),如:
(1)數(shù)據(jù)的存取與計(jì)算/處理都在內(nèi)存,其速度在同一數(shù)量級,傳統(tǒng)的算法還適用嗎?
(2) 內(nèi)存數(shù)據(jù)是易失的(volatile),怎么辦?
(3) 內(nèi)存按字節(jié)或字編址存取,而不是磁盤的塊存取,如何處理?
(4) 內(nèi)存可直接存取,因而更易于受到來自程序錯(cuò)誤的直接數(shù)據(jù)破壞,怎樣保護(hù)?
2.算法設(shè)計(jì)目標(biāo)
DRDB的I/O是系統(tǒng)的“瓶頸”,系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)目標(biāo)是最少的I/O和最大的磁盤空間利用率。而對于MMDB,I/O已不再是“瓶頸” ,在“時(shí)-空”矛盾的處理上,空間應(yīng)是第一位的,系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)是CPU和內(nèi)存空間的高效使用。
3. 并發(fā)控制
在DRDB系統(tǒng)中,一個(gè)數(shù)據(jù)的封鎖開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的處理開銷,因此,為了提高事務(wù)的并發(fā)度,系統(tǒng)都采用較細(xì)粒度鎖(如屬性級)的策略。這使并發(fā)控制機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜,要設(shè)置大量的鎖裝置來標(biāo)識那些當(dāng)前被封鎖的數(shù)據(jù),同時(shí)還要大量鎖的檢測,鎖的開銷很大,會導(dǎo)致事務(wù)的服務(wù)性能下降,使系統(tǒng)的總體性能受到影響?，F(xiàn)在,數(shù)據(jù)封鎖與處理的代價(jià)是同一數(shù)量級的,同時(shí)由于內(nèi)存的存取快,事務(wù)的執(zhí)行時(shí)間相對DRDB則大大縮短,鎖的占有時(shí)間也相應(yīng)地大大縮短,因此,研究MMDB的并發(fā)控制策略具有重要意義。
4.數(shù)據(jù)組織
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與存取策略旨在減少I/O代價(jià),現(xiàn)在對事務(wù)而言,I/O已基本消除,故原有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與存取策略對MMDB可能已不再適用。例如,在DRDB中,順序存取的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隨機(jī)存取,因此常用“記錄集群”技術(shù),但“集群”造成許多不能使用的存儲“孔洞”。對MMDB來說,隨機(jī)存取同樣高效,而存儲空間卻極其寶貴。另外,像B-樹或B⁺-樹的優(yōu)點(diǎn)(對磁盤的快速存取)對內(nèi)存而言已不突出,但其較低的空間利用率(結(jié)點(diǎn)的裝填度一般僅60%左右)的缺點(diǎn)對內(nèi)存空間極為寶貴的MMDB來說是不可接受的。所以,對MMDB應(yīng)開發(fā)適合于數(shù)據(jù)的直接地址訪問特征和節(jié)省空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與存取方法。
5. 查詢與事務(wù)處理
DRDB的查詢處理及優(yōu)化主要是針對I/O代價(jià)的,塊內(nèi)的查找開銷則無關(guān)緊要。對于MMDB,其查詢處理算法的目標(biāo)則是極力減少比較次數(shù)。在對待臨時(shí)結(jié)果上,DRDB是盡量使用大緩沖區(qū)或內(nèi)存物化,以空間來換時(shí)間,而MMDB則相反。MMDB的優(yōu)化主要考慮兩個(gè)方面: ①事務(wù)級優(yōu)化: 優(yōu)化的時(shí)間可能是其響應(yīng)時(shí)間的主體,故要開發(fā)新的“最佳”標(biāo)準(zhǔn)與策略;②系統(tǒng)級優(yōu)化: 事務(wù)時(shí)間可能大部分花在DBMS的系統(tǒng)開銷上,如提交處理、并發(fā)控制、完整性和安全性檢驗(yàn)等,故需優(yōu)化DBMS本身的功能結(jié)構(gòu),以提高事務(wù)的處理效率。
6. 恢復(fù)
MMDB存在的致命性問題就是內(nèi)存的易失性,再加上它更易由受到OS或應(yīng)用軟件的直接傷害,故對MMDB系統(tǒng)而言,恢復(fù)比DRDB系統(tǒng)更為重要。另外,MMDB系統(tǒng)恢復(fù)的對象是內(nèi)存而不是磁盤; 恢復(fù)的方針是可部分(或優(yōu)先)恢復(fù)而不是全部恢復(fù); 恢復(fù)的工作量或頻度顯然要多得多。