内存缓存数据库

『壹』 内存数据库是怎么实现数据到内存的

相对于磁盘，内存的数据读写速度要高出几个数量级，将数据保存在内存中相比从磁盘上访问能够极大地提高应用的性能。同时，内存数据库抛弃了磁盘数据管理的传统方式，基于全部数据都在内存中重新设计了体系结构，并且在数据缓存、快速算法、并行操作方面也进行了相应的改进，所以数据处理速度比传统数据库的数据处理速度要快很多，一般都在10倍以上。内存数据库的最大特点是其"主拷贝"或"工作版本" 常驻内存，即活动事务只与实时内存数据库的内存拷贝打交道。显然，它要求较大的内存量，但并非任何时刻整个数据库都存放在内存，即内存数据库系统还是要处理I/O。

『贰』 数据库缓存机制是什么缓存是如何作用数据库

缓存的介质一般是内存，所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据内量非常大时，也会用硬盘容作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质，还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。

『叁』 内存数据库主流的有哪些，并给出各自特点！

内存数据库从范型上可以分为关系型内存数据库和键值型内存数据库。
在实际应用中内存数据库主要是配合oracle或mysql等大型关系数据库使用，关注性能。
作用类似于缓存，并不注重数据完整性和数据一致性。
基于键值型的内存数据库比关系型更加易于使用，性能和可扩展性更好，因此在应用上比关系型的内存数据库使用更多。
比较FastDB、Memcached和Redis主流内存数据库的功能特性。
FastDB的特点包括如下方面：
1、FastDB不支持client-server架构因而所有使用FastDB的应用程序必须运行在同一主机上；
2、fastdb假定整个数据库存在于RAM中，并且依据这个假定优化了查询算法和接口。
3、fastdb没有数据库缓冲管理开销，不需要在数据库文件和缓冲池之间传输数据。
4、整个fastdb的搜索算法和结构是建立在假定所有的数据都存在于内存中的，因此数据换出的效率不会很高。
5、Fastdb支持事务、在线备份以及系统崩溃后的自动恢复。
6、fastdb是一个面向应用的数据库，数据库表通过应用程序的类信息来构造。
FastDB不能支持Java API接口，这使得在本应用下不适合使用FastDB。
Memcached
Memcached是一种基于Key-Value开源缓存服务器系统，主要用做数据库的数据高速缓冲，并不能完全称为数据库。
memcached的API使用三十二位元的循环冗余校验（CRC-32）计算键值后，将资料分散在不同的机器上。当表格满了以后，接下来新增的资料会以LRU机制替换掉。由于 memcached通常只是当作缓存系统使用，所以使用memcached的应用程式在写回较慢的系统时（像是后端的数据库）需要额外的程序更新memcached内的资料。
memcached具有多种语言的客户端开发包，包括：Perl、PHP、JAVA、C、Python、Ruby、C#。
Redis
Redis是一个高性能的key-value数据库。redis的出现，很大程度补偿了memcached这类keyvalue存储的不足，在部分场合可以对关系数据库起到很好的补充作用。它提供了C++、Java、Python，Ruby，Erlang，PHP客户端。

『肆』 一个例子说明内存数据库为什么比磁盘数据库要快

假定在程序效率和关键过程相当且不计入缓存等措施的条件下，读写任何类型的数据都没有直接操作文件来的快，不论MSYQL过程如何，最后都要到磁盘上去读这个“文件”（记录存储区等效），所以当然这一切的前提是只读 内容，无关任何排序或查找操作。

动态网站一般都是用数据库来存储信息，如果信息的及时性要求不高 可以加入缓存来减少频繁读写数据库。

两种方式一般都支持，但是绕过操作系统直接操作磁盘的性能较高，而且安全性也较高，数据库系中的磁盘性能一直都是瓶颈，大型数据库一般基于unix
系统，当然win下也有，不常用应为win的不可靠性，unix下，用的是裸设备raw设备，就是没有加工过的设备（unix下的磁盘分区属于特殊设备，
以文件形式统一管理），由dbms直接管理，不通过操作系统，效率很高，可靠性也高，因为磁盘，cache和内存都是自己管理的，大型数据库系统
db2，oracal，informix（不太流行了），mssql算不上大型数据库系统。

1、直接读文件相比数据库查询效率更胜一筹，而且文中还没算上连接和断开的时间。

2、一次读取的内容越大，直接读文件的优势会越明
显（读文件时间都是小幅增长，这跟文件存储的连续性和簇大小等有关系），这个结果恰恰跟书生预料的相反，说明MYSQL对更大文件读取可能又附加了某些操
作（两次时间增长了近30%），如果只是单纯的赋值转换应该是差异偏小才对。

3、写文件和INSERT几乎不用测试就可以推测出，数据库效率只会更差。
4、很小的配置文件如果不需要使用到数据库特性，更加适合放到独立文件里存取，无需单独创建数据表或记录，很大的文件比如图片、音乐等采用文件存储更为方便，只把路径或缩略图等索引信息放到数据库里更合理一些。

5、PHP上如果只是读文件，file_get_contents比fopen、fclose更有效率，不包括判断存在这个函数时间会少3秒左右。
6、fetch_row和fetch_object应该是从fetch_array转换而来的，书生没看过PHP的源码，单从执行上就可以说明fetch_array效率更高，这跟网上的说法似乎相反。

磁盘读写与数据库的关系：

一 磁盘物理结构
(1) 盘片：硬盘的盘体由多个盘片叠在一起构成。

在硬盘出厂时，由硬盘生产商完成了低级格式化(物理格式化)，作用是将空白的盘片(Platter)划分为一个个同圆心、不同半径的磁道
(Track)，还将磁道划分为若干个扇区(Sector)，每个扇区可存储128×2的N次方（N=0.1.2.3）字节信息，默认每个扇区的大小为
512字节。通常使用者无需再进行低级格式化操作。

(2) 磁头：每张盘片的正反两面各有一个磁头。

(3) 主轴：所有磁片都由主轴电机带动旋转。

(4) 控制集成电路板：复杂！上面还有ROM（内有软件系统）、Cache等。

二 磁盘如何完成单次IO操作
(1) 寻道
当控制器对磁盘发出一个IO操作命令的时候，磁盘的驱动臂(Actuator
Arm)带动磁头(Head)离开着陆区(Landing
Zone，位于内圈没有数据的区域)，移动到要操作的初始数据块所在的磁道(Track)的正上方，这个过程被称为寻道(Seeking)，对应消耗的时
间被称为寻道时间(Seek Time)；

(2) 旋转延迟
找到对应磁道还不能马上读取数据，这时候磁头要等到磁盘盘片(Platter)旋转到初始数据块所在的扇区(Sector)落在读写磁头正下方之后才能开始读取数据，在这个等待盘片旋转到可操作扇区的过程中消耗的时间称为旋转延时(Rotational Delay)；

(3) 数据传送
接下来就随着盘片的旋转，磁头不断的读/写相应的数据块，直到完成这次IO所需要操作的全部数据，这个过程称为数据传送(Data Transfer)，对应的时间称为传送时间(Transfer Time)。完成这三个步骤之后单次IO操作也就完成了。

根据磁盘单次IO操作的过程，可以发现：
单次IO时间 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 传送时间

进而推算IOPS(IO per second)的公式为：
IOPS = 1000ms/单次IO时间

三 磁盘IOPS计算
不同磁盘，它的寻道时间，旋转延迟，数据传送所需的时间各是多少？

1. 寻道时间
考虑到被读写的数据可能在磁盘的任意一个磁道，既有可能在磁盘的最内圈（寻道时间最短），也可能在磁盘的最外圈（寻道时间最长），所以在计算中我们只考虑平均寻道时间。

在购买磁盘时，该参数都有标明，目前的SATA/SAS磁盘，按转速不同，寻道时间不同，不过通常都在10ms以下：

3. 传送时间2. 旋转延时

和寻道一样，当磁头定位到磁道之后有可能正好在要读写扇区之上，这时候是不需要额外的延时就可以立刻读写到数据，但是最坏的情况确实要磁盘旋转整整
一圈之后磁头才能读取到数据，所以这里也考虑的是平均旋转延时，对于15000rpm的磁盘就是(60s/15000)*(1/2) = 2ms。

(1) 磁盘传输速率
磁盘传输速率分两种：内部传输速率(Internal Transfer Rate)，外部传输速率(External Transfer Rate)。

内部传输速率(Internal Transfer Rate)，是指磁头与硬盘缓存之间的数据传输速率，简单的说就是硬盘磁头将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度。

理想的内部传输速率不存在寻道，旋转延时，就一直在同一个磁道上读数据并传到缓存，显然这是不可能的，因为单个磁道的存储空间是有限的；

实际的内部传输速率包含了寻道和旋转延时，目前家用磁盘，稳定的内部传输速率一般在30MB/s到45MB/s之间(服务器磁盘，应该会更高)。

外部传输速率(External Transfer Rate)，是指硬盘缓存和系统总线之间的数据传输速率，也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的硬盘控制器的速率。

硬盘厂商在硬盘参数中，通常也会给出一个最大传输速率，比如现在SATA3.0的6Gbit/s，换算一下就是6*1024/8，768MB/s，通常指的是硬盘接口对外的最大传输速率，当然实际使用中是达不到这个值的。

这里计算IOPS，保守选择实际内部传输速率，以40M/s为例。

(2) 单次IO操作的大小
有了传送速率，还要知道单次IO操作的大小(IO Chunk Size)，才可以算出单次IO的传送时间。那么磁盘单次IO的大小是多少？答案是：不确定。

操作系统为了提高 IO的性能而引入了文件系统缓存(File System Cache)，系统会根据请求数据的情况将多个来自IO的请求先放在缓存里面，然后再一次性的提交给磁盘，也就是说对于数据库发出的多个8K数据块的读操作有可能放在一个磁盘读IO里就处理了。

还有，有些存储系统也是提供了缓存（Cache），接收到操作系统的IO请求之后也是会将多个操作系统的 IO请求合并成一个来处理。

不管是操作系统层面的缓存还是磁盘控制器层面的缓存，目的都只有一个，提高数据读写的效率。因此每次单独的IO操作大小都是不一样的，它主要取决于系统对于数据读写效率的判断。这里以SQL Server数据库的数据页大小为例：8K。

(3) 传送时间
传送时间 = IO Chunk Size/Internal Transfer Rate = 8k/40M/s = 0.2ms

可以发现：
(3.1) 如果IO Chunk Size大的话，传送时间会变大，从而导致IOPS变小；
(3.2) 机械磁盘的主要读写成本，都花在了寻址时间上，即：寻道时间 + 旋转延迟，也就是磁盘臂的摆动，和磁盘的旋转延迟。
(3.3) 如果粗略的计算IOPS，可以忽略传送时间，1000ms/(寻道时间 + 旋转延迟)即可。

4. IOPS计算示例
以15000rpm为例：

(1) 单次IO时间
单次IO时间 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 传送时间 = 3ms + 2ms + 0.2 ms = 5.2 ms

(2) IOPS
IOPS = 1000ms/单次IO时间 = 1000ms/5.2ms = 192 (次)
这里计算的是单块磁盘的随机访问IOPS。

考虑一种极端的情况，如果磁盘全部为顺序访问，那么就可以忽略：寻道时间 + 旋转延迟 的时长，IOPS的计算公式就变为：IOPS = 1000ms/传送时间
IOPS = 1000ms/传送时间= 1000ms/0.2ms = 5000 (次)

显然这种极端的情况太过理想，毕竟每个磁道的空间是有限的，寻道时间 + 旋转延迟 时长确实可以减少，不过是无法完全避免的。

四 数据库中的磁盘读写
1. 随机访问和连续访问
(1) 随机访问(Random Access)
指的是本次IO所给出的扇区地址和上次IO给出扇区地址相差比较大，这样的话磁头在两次IO操作之间需要作比较大的移动动作才能重新开始读/写数据。

(2) 连续访问(Sequential Access)
相反的，如果当次IO给出的扇区地址与上次IO结束的扇区地址一致或者是接近的话，那磁头就能很快的开始这次IO操作，这样的多个IO操作称为连续访问。

(3) 以SQL Server数据库为例
数据文件，SQL Server统一区上的对象，是以extent(8*8k)为单位进行空间分配的，数据存放是很随机的，哪个数据页有空间，就写在哪里，除非通过文件组给每个表预分配足够大的、单独使用的文件，否则不能保证数据的连续性，通常为随机访问。
另外哪怕聚集索引表，也只是逻辑上的连续，并不是物理上。

日志文件，由于有VLF的存在，日志的读写理论上为连续访问，但如果日志文件设置为自动增长，且增量不大，VLF就会很多很小，那么就也并不是严格的连续访问了。

2. 顺序IO和并发IO
(1) 顺序IO模式(Queue Mode)
磁盘控制器可能会一次对磁盘组发出一连串的IO命令，如果磁盘组一次只能执行一个IO命令，称为顺序IO；

(2) 并发IO模式(Burst Mode)
当磁盘组能同时执行多个IO命令时，称为并发IO。并发IO只能发生在由多个磁盘组成的磁盘组上，单块磁盘只能一次处理一个IO命令。

(3) 以SQL Server数据库为例
有的时候，尽管磁盘的IOPS(Disk Transfers/sec)还没有太大，但是发现数据库出现IO等待，为什么？通常是因为有了磁盘请求队列，有过多的IO请求堆积。

磁盘的请求队列和繁忙程度，通过以下性能计数器查看：
LogicalDisk/Avg.Disk Queue Length
LogicalDisk/Current Disk Queue Length
LogicalDisk/%Disk Time

这种情况下，可以做的是：
(1) 简化业务逻辑，减少IO请求数；
(2) 同一个实例下，多个数据库迁移的不同实例下；
(3) 同一个数据库的日志，数据文件分离到不同的存储单元；
(4) 借助HA策略，做读写操作的分离。

3. IOPS和吞吐量(throughput)
(1) IOPS
IOPS即每秒进行读写（I/O）操作的次数。在计算传送时间时，有提到，如果IO Chunk Size大的话，那么IOPS会变小，假设以100M为单位读写数据，那么IOPS就会很小。

(2) 吞吐量(throughput)
吞吐量指每秒可以读写的字节数。同样假设以100M为单位读写数据，尽管IOPS很小，但是每秒读写了N*100M的数据，吞吐量并不小。

(3) 以SQL Server数据库为例
对于OLTP的系统，经常读写小块数据，多为随机访问，用IOPS来衡量读写性能；
对于数据仓库，日志文件，经常读写大块数据，多为顺序访问，用吞吐量来衡量读写性能。

磁盘当前的IOPS，通过以下性能计数器查看：
LogicalDisk/Disk Transfers/sec
LogicalDisk/Disk Reads/sec
LogicalDisk/Disk Writes/sec

磁盘当前的吞吐量，通过以下性能计数器查看：
LogicalDisk/Disk Bytes/sec
LogicalDisk/Disk Read Bytes/sec
LogicalDisk/Disk Write Bytes/sec

『伍』 常用的内存缓存数据库redis 读什么

['redis]

请使用上面的音标！

『陆』 如何设置数据库缓存

内存数据库有现成的redis，高效存取键值对，键设为你的查询条件，值设为你的查询结果转为字符串
查询时先从redis取，没有再查数据库，并且设置redis的过期时间，这种方式需要项目对实时性要求不高，这样你才能用缓存，而且如果你的项目没有明显的热点，即没有某些内容确定会多次被查到，那你缓存就不会命中，添加缓存反而影响你得速度
redis是一种nosql的内存数据库，感兴趣你可以了解一下，优点就是性能强劲
数据查询请求多就把结果缓存下来，你查数据库再快也没有直接把结果从内存读出来快
同样的sql请求只有第一次查数据库，之后通通读内存
或者你干脆借助这种思想，创建一个全局的map对象，然后查询条件作key
，结果作value，就省去了了解redis的过程，把整个数据库装内存不太科学，你有多少条数据啊

『柒』 数据库表空间与缓存 内存有关系么

CPU的运算速度比主内存的读写速度要快得多，这就使得CPU在访问内存时要花很长时间来等待内存的操作，这种空等造成了系统整体性能的下降。为了解决这种速度上的不匹配问题，我们在CPU与主内存之间加入了比主内存要快的SRAM（StaticRam，静态存储器）。SRAM储存了主内存的映象，使CPU可以直接通过访问SRAM来完成数据的读写。由于SRAM的速度与CPU的速度相当，从而大大缩短了数据读写的等待时间，系统的整体速度也自然得到提高。高速缓存即Cache，就是指介于CPU与主内存之间的高速存储器（通常由静态存储器SRAM构成）。Cache的工作原理是基于程序访问的局部性。依据局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对较小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入这个存储器，供CPU在一段时间内使用。这对提高程序的运行速度有很大的作用。这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储器称作高速缓冲存储器(Cache)。CPU对存储器进行数据请求时，通常先访问Cache。由于局部性原理不能保证所请求的数据百分之百地在Cache中，这里便存在一个命中率。即CPU在任一时刻从Cache中可靠获取数据的几率。命中率越高，正确获取数据的可靠性就越大。

『捌』 数据库和内存数据库有什么区别

数据库是数据保存在磁盘中，内存数据库是数据保存在内存中，这就是它们的主要区别。

『玖』 为什么 内存数据库 差分缓冲区

内存数据库 在传统的数据库表中，由于磁盘的物理结构限制，表和索引的结构为B-Tree，这就使得该类索引在大并发的OLTP环境中显得非常乏力，虽然有很多办法来解决这类问题，比如说乐观并发控制，应用程序缓存，分布式等。但成本依然会略高。而随着这些年硬件的发展，现在服务器拥有几百G内存并不罕见，此外由于NUMA架构的成熟，也消除了多CPU访问内存的瓶颈问题，因此内存数据库得以出现。 内存的学名叫做Random Access Memory（RAM），因此如其特性一样，是随机访问的，因此对于内存，对应的数据结构也会是Hash-Index，而并发的隔离方式也对应的变成了MVCC，因此内存数据库可以在同样的硬件资源下，Handle更多的并发和请求，并且不会被锁阻塞，而SQL Server 2014集成了这个强大的功能，并不像Oracle的TimesTen需要额外付费，因此结合SSD AS Buffer Pool特性，所产生的效果将会非常值得期待。SQL Server内存数据库的表现形式 在SQL Server的Hekaton引擎由两部分组成：内存优化表和本地编译存储过程。虽然Hekaton集成进了关系数据库引擎，但访问他们的方法对于客户端是透明的，这也意味着从客户端应用程序的角度来看，并不会知道Hekaton引擎的存在。如图1所示

『拾』 数据库缓存机制是什么就是缓存是如何作用数据库的越详细越好。要对的。

首先你要了解下什么是 数据库缓存机制 （最好找书本来看下）
已经过了很久了。我都忘记了。不过可以举个类似的例子 希望帮助你下理解。
还有些需要具体例子代码看的话，最好还是找数据库的相关书籍讲解比较详细 网上很少能详细讲解的 如果在学校就最好了。找老师问就可以 或者你去些关于数据库方面的论坛上找找资料

数据库缓存机制 缓存是介于应用程序和物理数据源之间，其作用是为了降低应用程序对物理数据源访问的频次，从而提高了应用的运行性能。缓存内的数据是对物理数据源中的数据的复制，应用程序在运行时从缓存读写数据，在特定的时刻或事件会同步缓存和物理数据源的数据。
缓存的介质一般是内存，所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据量非常大时，也会用硬盘作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质，还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。

再如：

静态的网站的内容都是些简单的静态网页直接存储在服务器上，可以非常容易地达到非常惊人的访问量。但是动态网站因为是动态的，也就是说每次用户访问一个页面，服务器要执行数据库查询，启动模板，执行业务逻辑到最终生成一个你所看到的网页，这一切都是动态即时生成的。从处理器资源的角度来看，这是比较昂贵的。
对于大多数网络应用来说，过载并不是大问题。因为大多数网络应用并不是washingtonpost.com或Slashdot；它们通常是很小很简单，或者是中等规模的站点，只有很少的流量。但是对于中等至大规模流量的站点来说，尽可能地解决过载问题是非常必要的。这就需要用到缓存了。
缓存的目的是为了避免重复计算，特别是对一些比较耗时间、资源的计算。