一、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)的背景
在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表中，由于磁盤的物理結(jié)構(gòu)限制，OLTP類操作引起的隨機查找會給IO系統(tǒng)帶來高昂的開銷，因此傳統(tǒng)的表和索引的結(jié)構(gòu)設(shè)計為使用B-Tree而盡量減少隨機查找，但由于機械磁盤和數(shù)據(jù)庫鎖的存在，B-Tree結(jié)構(gòu)在處理大并發(fā)的OLTP環(huán)境時就顯得非常乏力，雖然有很多辦法來解決這類問題，比如說樂觀并發(fā)控制、應(yīng)用程序緩存、分布式架構(gòu)等，但采用上述方案會導(dǎo)致修改引用程序，這不僅成本高且風(fēng)險極大。而隨著這些年硬件的發(fā)展，現(xiàn)在服務(wù)器擁有幾百G內(nèi)存并不罕見，此外由于硬件NUMA架構(gòu)的成熟，也消除了多CPU訪問內(nèi)存的瓶頸問題，因此具備了使用新方式來處理更大并發(fā)和數(shù)據(jù)量的條件，這種新的方式就是使用內(nèi)存計算技術(shù)。
內(nèi)存的學(xué)名叫做Random Access Memory(RAM)，因此如其特性一樣，是隨機訪問的，因此對于內(nèi)存，隨機查找不會引入額外開銷，使用Hash-Index這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更符合內(nèi)存的特性，而對應(yīng)并發(fā)的隔離方式也對應(yīng)的變成了MVCC(多版本并發(fā)控制)，從而消除了鎖引入的性能瓶頸。因此內(nèi)存數(shù)據(jù)庫可以在同樣的硬件資源下，處理更多的并發(fā)和請求，并且不會被鎖阻塞，在SQL Server 2014中，集成了這個強大的內(nèi)存數(shù)據(jù)引擎，如果結(jié)合SSD AS Buffer Pool特性，所產(chǎn)生的效果將會非常值得期待。
二、SQL Server內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的組成和表現(xiàn)形式
在SQL Server 2014的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫引擎由兩部分組成：內(nèi)存優(yōu)化表和本地編譯存儲過程。雖然內(nèi)存數(shù)據(jù)庫集成進入關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，但訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的方法對于客戶端來說是透明的，這也意味著從客戶端應(yīng)用程序的角度來看，并不會知道內(nèi)存數(shù)據(jù)庫引擎的存在。如圖1所示。
▲圖1.客戶端APP不會感知Hekaton引擎的存在
首先內(nèi)存優(yōu)化表完全不會再存在鎖的概念(雖然之前的版本有快照隔離這個樂觀并發(fā)控制的概念，但快照隔離仍然需要在修改數(shù)據(jù)的時候加鎖)，此外內(nèi)存優(yōu)化表Hash-Index結(jié)構(gòu)使得隨機讀寫的速度極大提高，內(nèi)存優(yōu)化表還可以設(shè)置為使用非持久化日志，既數(shù)據(jù)既不寫日志，也不會CheckPoint到磁盤，從而極大的降低了IO壓力(適合于ETL中間結(jié)果操作，或者其他允許丟失數(shù)據(jù)的場景)，這樣一來也可以消除寫日志引入的性能瓶頸。
下面來創(chuàng)建一個內(nèi)存優(yōu)化表：
首先，內(nèi)存優(yōu)化表需要數(shù)據(jù)庫中存在一個特殊的文件組，以供存儲內(nèi)存優(yōu)化表的CheckPoint文件，與傳統(tǒng)的mdf或ldf文件不同的是，該文件組是一個目錄而不是一個文件，因為CheckPoint文件只會將新增的數(shù)據(jù)附加在到新的CheckPoint文件，而不會修改現(xiàn)有的CheckPoint文件，如圖2所示。
▲圖2.內(nèi)存優(yōu)化表所需的特殊文件組
下面再來看一下內(nèi)存優(yōu)化文件組在磁盤系統(tǒng)的存儲形式，如圖3所示。
▲圖3.內(nèi)存優(yōu)化文件組
創(chuàng)建完內(nèi)存優(yōu)化文件組之后，接下來再創(chuàng)建一個內(nèi)存優(yōu)化表，如圖4所示。
▲圖4.創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表
目前SSMS還不支持UI界面創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表，因此只能通過T-SQL來創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表，如圖5所示。
▲圖5.使用代碼創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表
這里創(chuàng)建一個簡單的內(nèi)存優(yōu)化表，這里上述設(shè)置Hash Bucket為1024，目前SQL Server 2014還不支持動態(tài)的Hash Bucket，因此必須手動設(shè)置該值。表中設(shè)置了Memory_Optimized為ON意味著表是內(nèi)存優(yōu)化表，而Durability設(shè)置為Schema_And_Data則意味著內(nèi)存優(yōu)化表中數(shù)據(jù)也是持久化，這意味著除非啟用了SQL Server 2014的延遲寫特性，數(shù)據(jù)不會由于異常情況導(dǎo)致丟失。
當(dāng)表創(chuàng)建好之后，就可以查詢數(shù)據(jù)了，值得注意的是，查詢內(nèi)存優(yōu)化表需要snapshot隔離等級或者hint，這個隔離等級與快照隔離是不同的，如圖6所示。
▲圖6.查詢內(nèi)存優(yōu)化表需要加提示
