内存数据库研究报告（33页）

行业报告下载 2019年07月08日 10:12 管理员

针对 DRAM 现存的一些硬件瓶颈，业界已经研发出了持久型内存（PM, Persistent Memory），学术名为存储级内存（SCM, Storage ClassMemory），和 DRAM 一样，都是安装在机器主板的内存槽接口中。参考图 2，DDR DRAM 及以上的易失性存储 CPU 可以通过 load/store指令直接访问，而 NAND SSD 及以下的非易失性存储 CPU 无法直接访问，需要先加载到易失性存储中，可以看出 DRAM 与 SSD 之间存在巨大的性能鸿沟，在访问时延上出现了跳变。而持久型内存位于DRAM 与 SSD 之间，以 load/store 指令的方式访问并支持数据的持久化，也填补了 DRAM 与 SSD 在时延上存在的鸿沟。相比 DRAM，持久型内存在性能上处于劣势，但容量和价格均占据优势；相比 NAND SSD，持久型内存在性能上处于优势，但容量和价值处于劣势。

持久型内存在 2019 年第一季度已有新产品发布，但尚未大规模商用，随着非易失性存储的规模化使用，克服了硬件上的制约，会使内存数据库的产品能力和应用范围得到大幅度的提升。内存数据库的分类：主流的内存数据库可分为键值对内存数据库、关系型内存数据库以及其他数据库，用户可根据自身的业务需求选择适合自己的内存数据库类型。

键值对内存数据库。键值对（KV, Key-Value）内存数据库指的是一种以键值对为主要存储结构的内存数据库。键值对内存数据库通常按键进行数据存取操作，值通常支持各种数据类型，使用键值存储的数据模型相对简单，更适合要求性能高、计算简单的一些场景。键值对内存数据库的典型代表为 Redis、Memcached 和 Aerospike。

关系型内存数据库。关系型内存数据库是一种基于数据关系模型的内存数据库。关系型内存数据库将传统的关系型数据库表搬到内存中，支持通过 SQL语句的方式实现对内存数据的访问，在实现复杂分析功能的同时，提升数据访问速度。关系型内存数据库的典型代表软件为 OracleTimesTen、SAP HANA、MemSQL 和 SQLite。

其他类型的内存数据库。除键值对内存数据库、关系型内存数据库之外，其他比较小众的内存数据库称为其他内存数据库，比如图内存数据库 RedisGraph 等。

内存数据库的使用场景。1.电商秒杀——键值对内存数据库作为缓冲层的应用。电子商务经过了近 30 年的发展，早已融入了人们的日常生活。为了吸引顾客、推广品牌，各类电商平台都会不定期地举办低价促销和秒杀活动。秒杀活动会对一些特定的商品进行定时、定量售卖，以吸引大量的消费者进行抢购，但又只有极少部分的消费者可以抢单成功。因此，秒杀活动会在较短的时间内产生比平时高数十上百倍的访问流量和下单请求量。根据阿里巴巴的公开数据，在 2017 年双 11 购物狂欢节上，开场 28 秒钟成交额就突破 10 亿，交易峰值 32.5 万/秒，支付峰值 25.6 万/秒，数据库处理峰值 4200 万次/秒。这对数据库在超大并发请求下的稳定性有很高的要求。

一般秒杀活动对系统的压力从秒杀前就会开始并持续到秒杀结束后的一段时间。秒杀前，用户会不断刷新商品页面，页面请求会达到瞬时峰值；秒杀开始的瞬间，大量用户在同一时刻按下秒杀按钮，下单请求会达到瞬时峰值；秒杀结束后，大部分用户还会继续刷单等待退单的机会。

为了在大量业务并发请求下保障系统能够快速稳定地响应用户的请求，可以使用内存型数据库来分流抵挡掉大部分的业务流量，仅仅将需要数据强一致性的请求落到关系型数据库中。该类型的使用场景主要要求内存型数据库拥有足够高的并发读写数量以及并发连接数，根据业务规模的不同并发请求可能会从几十万到上千万，传统的关系型数据库很难满足如此高的性能要求。与此同时，秒杀场景还需要考虑系统的高可用性，通常会使用一主多从的集群模式来防止内存。

内存数据库研究报告（33页）