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

Data Management: Wie Hauptspeicherdatenbanken arbeiten

SAP-Server
SAP-Server (Bild: SAP)

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?
Von Alexander Löser

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.

Anzeige

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. Daimler AG, Sindelfingen
  2. censhare AG, München
  3. SFC Energy AG, Brunnthal bei München
  4. Fresenius Netcare GmbH, Bad Homburg


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. 29,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  2. 29,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  3. (u. a. The Revenant 7,97€, James Bond Spectre 7,97€, Der Marsianer 7,97€)

Folgen Sie uns
       

Anzeige
Whitepaper
  1. Data Center-Modernisierung für mehr Performance und


  1. Counter-Strike Go

    Bei Abschuss Ransomware

  2. Hacking

    Microsoft beschlagnahmt Fancy-Bear-Infrastruktur

  3. Die Woche im Video

    Strittige Standards, entzweite Bitcoins, eine Riesenkonsole

  4. Bundesverkehrsministerium

    Dobrindt finanziert weitere Projekte zum autonomen Fahren

  5. Mobile

    Razer soll Smartphone für Gamer planen

  6. Snail Games

    Dark and Light stürmt Steam

  7. IETF

    Netzwerker wollen Quic-Pakete tracken

  8. Surface Diagnostic Toolkit

    Surface-Tool kommt in den Windows Store

  9. Bürgermeister

    Telekom und Unitymedia verweigern Open-Access-FTTH

  10. Layton's Mystery Journey im Test

    Katrielle, fast ganz der Papa



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Gaming-Monitor Viewsonic XG 2530 im Test: 240 Hertz, an die man sich gewöhnen kann
Gaming-Monitor Viewsonic XG 2530 im Test
240 Hertz, an die man sich gewöhnen kann
  1. LG 43UD79-B LG bringt Monitor mit 42,5-Zoll-Panel für vier Signalquellen
  2. SW271 Benq bringt HDR-Display mit 10-Bit-Panel
  3. Gaming-Bildschirme Freesync-Displays von Iiyama und Viewsonic

Moto Z2 Play im Test: Bessere Kamera entschädigt nicht für kürzere Akkulaufzeit
Moto Z2 Play im Test
Bessere Kamera entschädigt nicht für kürzere Akkulaufzeit
  1. Modulares Smartphone Moto Z2 Play kostet mit Lautsprecher-Mod 520 Euro
  2. Lenovo Hochleistungs-Akku-Mod für Moto Z
  3. Moto Z Schiebetastatur-Mod hat Finanzierungsziel erreicht

Razer Lancehead im Test: Drahtlose Symmetrie mit Laser
Razer Lancehead im Test
Drahtlose Symmetrie mit Laser
  1. Razer Blade Stealth 13,3- statt 12,5-Zoll-Panel im gleichen Gehäuse
  2. Razer Core im Test Grafikbox + Ultrabook = Gaming-System
  3. Razer Lancehead Symmetrische 16.000-dpi-Maus läuft ohne Cloud-Zwang

  1. Re: Cooles Thema aber...

    Der Held vom... | 20:07

  2. Re: Perfekt für Razer Kunden!

    Subotai | 19:57

  3. Re: warum kann man die RTT nicht mehr messen?

    me2 | 19:35

  4. Re: SDK & Sicherheitslücken?

    jeegeek | 19:27

  5. Re: Ergänzungen einer Nutzerin...

    das_mav | 19:24


  1. 12:43

  2. 11:54

  3. 09:02

  4. 16:55

  5. 16:33

  6. 16:10

  7. 15:56

  8. 15:21


  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