Question

谁可以告诉我一些关于内存数据库的情况

内存数据库的发展 和 如何应用

Answer 1

内存数据库数据结构分析

按照目前内存芯片密度每年2倍的增长速度，在未来10年中，配置1 G或更大的内存将是很平常的事。内存容量的快速增长对数据库管理系统有着深刻的影响。在某些场合，将整个数据库放进内存是可能的，正常的查询处理可以完全脱离硬盘。另外，和传统的数据库应用相比，有大量的新兴应用，目前的内存大小已经足够了。
　　 在数据库系统中，有2种方法来使用大量的内存。
　　（1）增大缓冲池　将一个事务所涉及的数据都放在缓冲池中。当采取这种方法的时候，算法优化的目标仍然是最小化磁盘访问。
　　（2）常驻内存数据库　将整个数据库放进内存中。 这种方法需要重新设计一种数据库管理系统，需要对查询处理、并发控制与恢复的算法和数据结构进行重新设计，以更有效地使用CPU周期和内存。

1　磁盘和内存
　　内存数据库的索引结构和基于磁盘系统的索引结构不同，面向磁盘的索引结构的目标是最小化磁盘访问次数和空间占用，而面向内存的索引结构全部放在内存中，因此没有磁盘访问次数的最小化。这样，内存索引的目标是减少整体的计算时间同时尽可能少地占用内存。由于关系常驻内存，在索引中没有必要存储真实的属性值，而存储指向元组的指针，当需要的时候通过这些指针能够得到属性值。这样做有4个优点：
　　（1）单一元组指针便能访问元组的属性和元组本身，这就减少了索引的大小。
　　（2）避免了处理在索引中的长字段、可变长字段以及压缩技术。
　　（3）当更新索引操作时，移动指针将比移动属性值更廉价。
　　（4）由于单个元组指针提供访问这个元组中的任何字段，采用一种特殊的机制多属性索引的需要将减少。

2　物理组织方法
　　内存数据库的总体设计目标是使内存和CPU的利用率尽可能高，而内存数据库的物理组织是实现该目标的基础，其存储结构、索引结构、中间数据存储结构都必须考虑内存的直接存取这一特征，这里介绍几种适合于内存数据库的物理组织方法。
2.1　区-段式
　　区-段式组织是基于关系数据模型的。他将存储空间逻辑划分为“分区”，每一个分区存储一个关系。由若干“段”组成，一个段是内存中固定长度的连续区域，相当于“页”，但比页大，是内外存I／O的单位，也是内存空间分配以及内存数据库恢复的单位.

　一个段中的一个数据记录就是一个关系元组。每个记录有一个惟一的标识符RID（Record Identifier），他是一个三元组＜P，S，L＞，其中P，S，L分别为分区号、段号、段内的记录槽号，记录槽（RecordSlots）包含了对应记录的长度和记录的首地址。这样由RID经分区表和相对应的段表找到相对应的记录槽，按槽中的地址和长度便可直接存取所要的记录。其实，对于内存数据库，存取方法返回的不必是所需的记录数据的副本，只需将其槽中的地址返回即可。

2．2　影子内存式
　　按影子内存式组织的内存数据库空间可以划分为2部分：一部分是MMDB的主拷贝；另一部分为“影子拷贝”。

在事务的正常操作期间，每次查询都产生一个分别对于影子内存SM（ShadowMemory）和主拷贝PDB（Primary DataBase）的双地址，且总是先对SM试探，若不成功，再对PDB操作。所有的更新操作都在SM中进行，且都记录在活动日志中（Active Log）。每当一个事务提交时，由他所产生的在SM中的“后映像”拷贝到PDB中。使用影子内存的优点是：
　　（1）减少了日志缓冲区，因为其后映像区和用户区合二为一。
　　（2）省去因事务失败或系统故障时的UNDO操 作，只清除相应的影子内存即可。
　　（3）减少对MMDB（PDB）存取，各事务可并行对各SM区操作。
　　（4）缩短恢复过程，这是因为一方面如（2）所述，省去UNDO型操作，只需做REDO型操作；另一方面还可以就当前事务对SM做“部分恢复”以后，就先启动正常事务处理，然后按需要逐步恢复PDB。
　　影子内存式和区-段式可以组合使用