Abo
  • Services:
Anzeige
SAP-Server
SAP-Server (Bild: SAP)

Data Management: Wie Hauptspeicherdatenbanken arbeiten

Was ist der aktuelle Stand der Forschung und Technik für Hauptspeicherdatenbanken? Wie lassen sich disruptive Eigenschaften für Anwendungen im "Immunsystem" des Unternehmens ausnutzen und wann ist der Einsatz dieser Technologie im Unternehmen wirtschaftlich sinnvoll?

Anzeige

In der Vergangenheit haben Datenbankmanagementsysteme für die Datenspeicherung Festplatten aufgrund ihrer großen Kapazität genutzt. Hauptspeicher wurden als Pufferspeicher (Cache) verwendet, um häufig angefragte Daten zwischenzuspeichern und auf Anfrage schnell verfügbar zu haben. Main-Memory-Database-Management-Systeme (MMDBMS) drehen das um. Sie speichern alle oder einen Großteil der Daten komplett im Hauptspeicher und die Festplatte wird nur als Sekundärspeicher benutzt, um Daten gegen Stromausfälle zu sichern. MMDBMS weisen viel schnellere Antwortzeiten als traditionelle festplattenbasierte Systeme auf. Dies begründet sich aus den viel kürzeren Zeiten für Zugriffe auf die Daten im Hauptspeicher. Insgesamt ermöglichen MMDBMS extrem schnelle Antwortzeiten auf großen Datenmengen, vorausgesetzt der Datenbestand passt in den Hauptspeicher, und unterstützen die SQL-Anfragesprache sowie Erweiterungen für das Data- und Text-Mining.

Zusammenspiel zahlreicher Technologien

Die zunehmende Bedeutung von Hauptspeicherdatenbanken belegen bereits einige kommerzielle Systeme, wie SAP HANA, EXASolution, Parstream oder der Forschungsprototyp Hyper aus Deutschland. Ausgewählte internationale Anbieter sind MonetDB, IBM Blu, Oracle 12c, MemSQL, Microsoft Hekaton und HP Vertica. MySQL bietet ein Hauptspeicher-Backend auf Basis von Heap-Tabellen. Der MySQL-Cluster ist ein paralleles MMDBMS, das ACID-Eigenschaften durch hohe Verfügbarkeit (Replikation) sicherstellt.

MMDBMS sichern ACID-Eigenschaften auch bei Stromausfall ab. Ein MMDBMS verwaltet primär die Daten im Hauptspeicher, bei dessen Ausfall würde jedoch die wichtige ACID-Eigenschaft "Durability" verletzt. Die meisten MMDBMS sichern daher ACID-Eigenschaften über einen der folgenden Mechanismen ab:

Transaktionsprotokollierung: Hier werden die Änderungen an Datensätzen parallel zum Hauptspeicher in eine Journal-Datei geschrieben, oft liegt die Datei auf einem schnell drehenden Disk Array oder auf Solid-State-Discs (SSDs). Die Datei ermöglicht die automatische Wiederherstellung in einem MMDBMS. Eine Variante sind Append-Only-Systeme, die Änderungen nicht überschreiben, sondern an das Ende der Tabelle anhängen und das neue Datum mit einem Zeitstempel markieren. Das DBMS greift bei Anfragen nur auf diese neuen Einträge zu und löscht asynchron ältere Einträge. Beispielsweise verwaltet das System SAP HANA Transaktionen in einem besonderen differenziellen Speicher und überführt diese regelmäßig in einen spaltenorientierten Datenspeicher.

Nicht-flüchtiger RAM-Speicher (NVRAM): Dieser Speicher ist üblicherweise in der Form eines statischen RAM mit Batterie (Batterie-RAM) oder eines elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM). Mit dieser Methode kann das MMDBMS den letzten konsistenten Zustand beim Neustart wiederherstellen.

Hochverfügbarkeitsimplementierungen: Sie basieren auf einer Datenbankreplikation mit einem automatischen Failover-Protokoll zu einer identischen Standby-Datenbank, auf die das System im Fehlerfall zurückgreift.

Disc-is-the-new-Tape: Insbesondere aus Kostengründen wurden und werden sehr große Daten meistens zur Archivierung auf Tape gespeichert. Deutlich schnellerer disc-basierter Speicher dient in RDBMS für transaktionale (OLTP) und analytische Workloads (OLAP) und nochmals schnellerer Hauptspeicher als Cache. MMDBMS verschieben diese Hierarchie näher an die CPU heran, disc-basierter Speicher hat im MMDBMS nun eine Archiv- und Logging-Funktion. Im Hauptspeicher erfolgen OLTP und OLAP Workloads, und der nochmals deutlich schnellere CPU-Cache dient jetzt der Analyse von Daten. Diese Eliminierung des Hauptoptimierungsfaktors I/O-Kosten ermöglicht völlig neue Optimierungsprinzipien. Ihr komplexes Zusammenspiel ermöglicht erst den enormen Geschwindigkeitsvorteil von MMDBMS gegenüber eher disc-basierten DBMS.

Neue Optimierungsprinzipien 

eye home zur Startseite
Quantium40 21. Okt 2014

Welche Anwendungsfälle sollen das sein?

Quantium40 21. Okt 2014

Es gibt durchaus Szenarien, in denen solch scheinbarer Blödsinn durchaus sinnvoll sein...

holgerscherer 17. Okt 2014

Die gewisse Vorliebe hat ja auch gute Gründe ;-) -h

deefens 15. Okt 2014

An manchen Stellen evtl. ein bischen knapp gefasst, aber im Kern sehr informativ. Was...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Vodafone Kabel Deutschland GmbH, München, Nürnberg, Ingolstadt, Würzburg und Waging
  2. Multitest elektronische Systeme GmbH, Rosenheim
  3. POLYTEC PLASTICS Germany GmbH & Co. KG, Lohne
  4. Gothaer Systems GmbH, Köln


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. 21,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  2. 24,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  3. (u. a. The Expendables 3 Extended 7,29€, Fight Club 6,56€, Predator 1-3 Collection 24,99€)

Folgen Sie uns
       

Anzeige
Whitepaper
  1. Unternehmensweites Dokumenten- und Wissensmanagement


  1. Verschlüsselung

    OpenSSL veröffentlicht Version 1.1.0

  2. DJI Osmo+

    Drohnenkamera am Selfie-Stick

  3. Kaffeehaus lädt Smartphone

    Starbucks testet Wireless Charging in Deutschland

  4. Power9

    IBMs 24-Kern-Chip kann 8 TByte RAM pro Sockel nutzen

  5. Für Werbezwecke

    Whatsapp teilt alle Telefonnummern mit Facebook

  6. Domino's

    Die Pizza kommt per Lieferdrohne

  7. IT-Support

    Nasa verzichtet auf Tausende Updates durch HP Enterprise

  8. BGH-Antrag

    Opposition will NSA-Ausschuss zur Ladung Snowdens zwingen

  9. Kollaborationsserver

    Nextcloud 10 verbessert Server-Administration

  10. Exo-Planet

    Der Planet von Proxima Centauri



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Lernroboter-Test: Besser Technik lernen mit drei Freunden
Lernroboter-Test
Besser Technik lernen mit drei Freunden
  1. Landwirtschaft 4.0 Swagbot hütet das Vieh
  2. Künstliche Muskeln Skelettroboter klappert mit den Zähnen
  3. Cyborg Ein Roboter mit Herz

Mobilfunk: Eine Woche in Deutschland im Funkloch
Mobilfunk
Eine Woche in Deutschland im Funkloch
  1. Netzwerk Mehrere regionale Mobilfunkausfälle bei Vodafone
  2. Hutchison 3 Google-Mobilfunk Project Fi soll zwanzigmal schneller werden
  3. RWTH Ericsson startet 5G-Machbarkeitsnetz in Aachen

No Man's Sky im Test: Interstellare Emotionen durch schwarze Löcher
No Man's Sky im Test
Interstellare Emotionen durch schwarze Löcher
  1. No Man's Sky für PC Läuft nicht, stottert, nervt
  2. No Man's Sky Onlinedienste wegen Überlastung offline
  3. Hello Games No Man's Sky bekommt Raumstationsbau

  1. Re: Ganz einfach

    wasabi | 08:38

  2. Der Hersteller hätte gerne 750EUR...

    donadi | 08:37

  3. Re: Wer nicht Telegram nutzt

    Bleistiftspitze | 08:36

  4. Re: Tja...und Threema will selbst niemand...

    wasabi | 08:35

  5. Re: WC`ehn müsste Linux mittelfristg (ab 2020)

    manudrescher | 08:33


  1. 08:21

  2. 08:05

  3. 07:31

  4. 07:19

  5. 15:54

  6. 15:34

  7. 15:08

  8. 14:26


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel