内存数据库技术白皮书.docx

内存数据库技术白皮书.docx内存数据库技术白皮书
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随着移动互联网的飞速发展，信息系统的互动性日益增强、用户 规模不断攀升，催生出一大批高并发、低时延的新兴应用，这些应用需 求对传统系统的性能提出了新的挑战，基于磁盘存储的数据库管理系统 由于磁盘读写的速度限制，已经很难满足这类新应用的扩展性和时延 要求。
主要依靠内存来存储数据的数据库管理系统，也称为内存数据库， 成为了解决高并发、低时延数据管理需求的技术路线。近年来，随着动 态随机存储器（DRAM）容量的上升和单位价格的下降，使大量数据 在内存中的存储和处理成为可能，Redis、Memcached等内存数据库管 理软件逐渐成熟，应用范围越来越广。未来几年，随着非易失性存储器 件
（NVM）逐步投入商用，新硬件将会给内存数据库带来更大的发展机 遇。
本白皮书阐述了内存数据库的概念，梳理了内存数据库的发展历 史和核心属性，分析了在电商、直播和电信行业的典型应用场景，并对 主流的内存数据库进行了介绍和对比。白皮书还从技术和管理两个角 度提出了产品选型和硬件选型建议，并总结了内存数据库的发展趋势。
本白皮书的编写得到了 Redis中国用户组的大力支持，在此表示 感谢！
版权声明 I
前言 III
图表目录 V
— '什么是内存数据库 1
（―）内存数据库概述 1
（二） 内存技术的成熟与突破 1
（三） 内存数据库的发展历程 4
（四） 内存数据库的优势与挑战 7
二' 内存数据库的分类及应用场景 9
（―）内存数据库的分类 9
（二）内存数据库的使用场景 10
三' 内存数据库的选型建议 14
（-）内存数据库产品现状 14
（二） 内存数据库选型建议 15
（三） 硬件选型建议 17
四' 内存数据库技术演进趋势 18
（-）内存数据库和传统数据库混合使用将成为主要模式 18
（二） 软硬件深度整合为内存数据库开辟新的技术方向 18
（三） 协议创新将进一步提升分布式内存数据库的一致性能力
21
（四） 与容器技术结合为内存数据库提供更强的弹性扩展能力 22
五、总结与展望 24
参考文献 25
附件：缩略语 26
图表目录
表1 1990年代涌现的商用内存数据库 6
表2 10款典型内存数据库对比 14
图1 1970年代至今的内存价格和容量走势 2
图2存储的金字塔模型 3
图3内存数据库的发展历程 4
图4用户信息使用的数据结构 11
图5内存数据库选型建议 15
一、什么是内存数据库
(―)内存数据库概述
内存数据库又称主存数据库(IMDB/MMDB, In-memory/main memory database),是一种主要依靠内存来存储数据的数据库管理系 统①。
在数据库技术中，有一类内存优化技术，是在传统的磁盘数据库 中，增加内存缓冲池，也就是常说的共享内存技术，其主要目的是最 小化磁盘访问。
而内存数据库技术，几乎把整个数据库放进了内存中，相较于传 统数据库使用的磁盘读写机制，内存具备更极致的读写速度②，性能会 比传统的磁盘数据库有数量级的提升。因此内存数据库通常被用于对性 能要求较高的场景中。
内存技术的成熟与突破
内存技术的成熟
内存器件的容量密度在快速上升。最早期的内存和今天常见的内 存条不同，是直接焊接在主板上的内存芯片，容量普遍在64KB以下； 1982年之后，随着80286芯片的推出，开始出现30线(pin) 256KB 的SIMM内存条，被认为是内存领域的开山鼻祖；在80年代末，386 和486时代的PC向16位发展，出现了 72线的SIMM内存，单条容 量可达512KB-2MB； 90年代初，EDO DRAM开始盛行，单条容量
维基百科： -memorv database
DDR3-1333内存的读写速度约为lGB/s,传统磁盘的读写速度约为150MB/S 在4MB-16MB；在1995年，计算机系统进入图形界面时代，内存技 术也发生了重要变革，支持64位的SDRAM
成为一代经典，在性能 上有极大提升，容量也达到了 64MB；随后的十几年，内存容量开始 稳定地遵循摩尔定律翻倍，持续到2019年，DDR3内存的容量已经 可以达到16GBo
内存器件的单位价格也在逐年快速下降。从1970年代至今，内 存每兆字节的价格下降了近9个数量级，根据2019年最新的统计数 据，平均花费3-5美元就可以购买到1GB的内存。
图1 1970年代至今的内存价格和容量走势
数据来源：