摘 要：内存数据库是适应互联网技术以及大数据的发展需求形成的，同时硬件技术的发展降低了内存的制造成本，也为内存数据库的发展创造了更好的条件。目前已经研发出的各种内存数据库在实际运行中发挥着良好的作用。本文将围绕内存数据库的一些关键技术展开研究，希望能够通过本文的分析，为数据库的建设和发展提供更好广阔的空间。
关键词：内存数据库；关键技术；概论；特点
数据库技术长期以来扮演着重要的角色，并且具有强大的性能以及完备的事务处理能力，在各行各业中有着广泛的应用。为了实现数据库更多的价值，有必要加强对内存数据库的持久化策略的研究，因而对数据库相关技术的研究也就提出了新的要求。并且，随着科技的进步和信息技术的不断发展，数据库的理论基础也得到了进一步的丰富。
一、内存数据库概论及其特点
（一）内存数据库概论
内存数据库是一种能够进行直接操作的数据库，它是将相关的数据存储在内存之中。在计算机技术中，对内存数据库进行了规范的定义：设定数据库系统DBS，该数据库系统中的数据库是DB，DBM（t）代表t時刻中出现在DB中的数据集合，AT（t）代表t时期时处于活动状态的事物集合，Dt（T）则是事物集在t时刻进行操作的数据集。在满足运行需要的情况下，任一时刻t，满足T隶属于AT（t）且Dt（T）隶属于DBM（t），则将DBS成为一个内存数据库系统，一般用MMDBS简称；同时称DB为一个内存数据库，并简称为MMDB。
（二）内存数据库的特点
在分析内存数据库特点的时候，可以从结构、性能等方面展开分析。首先，内存数据库拥有常驻的内存；在结构上其设计的目标主要是为了更好的提高CPU的效率和内存；在性能方面，MMDB性能非常高，主要体现在对事物的处理不用访问相应的磁盘。
二、内存数据库的存储结构
内存数据库存储过程中所需要的存取时间较短，甚至会达到10-8量级的标准。在访问时间上内存的顺序访问和随机访问是一样的，因此系统所追求的就是尽可能的提高内存空间的利用效率。内存在数据物力组织方面大多采用区-段的模式，其中段是内外存I/O的单位，也是内存空间分配和数据库恢复的单位。这种关系模型主要是实现对存储空间的划分，通过将存储空间划分为相应的区，再将区划分为段，形成独立的存储关系。
三、索引技术
内存数据库索引技术主要包括B+树索引和T树索引两种形式，而全表遍历的方式比使用索引方式效率更高，并且在操作这两种索引技术各有优势。1、B+树索引是基于二叉树索引技术发展形成的的一种索引，该技术将节点设置为一个内存页面的大小，节点与节点之前按照其内部元素的最大关键字从小到大排列，利用二分法在节点内部快速的筛选出符合条件的数据。B+树索引能够很好的方便范围查询，因而能够在磁盘数据库中得到广泛的应用。但是在在内存数据库中，B+树索引的最大优势很难得到充分的展现，制了其在内存数据库中的应用空间。2、T树索引是一种专门针对内存数据库特点所设计的索引，通过采取在同一个满的T树节点中插入元素时的处理方式，提高了空间利用率，并且在内存数据库中发挥了良好的作用。
四、事务技术
事务是用户自定义的一个数据操作集合，如果对数据的执行出现问题，就会造成整个集合中的所有操作的撤销。只有在数据库中只有完成了事务的提交，才能保证事务相关的数据的安全性和准确性。事务的备份恢复策略是确保数据库重启后能够保持一致的重要策略。数据一致性是事务的备份与恢复机制的主要目的，而事务的备份与恢复机制通常情况下包含正常运行时的备份恢复与意外重启后的恢复两种。1、数据库正常运行的情况下，可以设置相应大的回滚区对事务进行回滚。与此同时，还有影子内存的备份恢复的策略，这种操作是指事务中的所有操作都在影子内存中进行，通过影子内存实现对数据的替换，如果这种功能运行不正确，就会导致影子内存丢失，从而能够很好的减小事务回滚的开销。2、当数据库出现意外重启的情况后，日志的策略可以实现对数据的恢复，现在使用比较常见的日志策略有Undo日志、Redo日志与Undo/Redo日志三种。
五、并发控制技术
并发控制技术是数据库中的关键技术之一。根据事务的执行顺序，可以分为串行化事务和并行化事务，指一个事务执行完成之后直接执行下一个事务的称为串行化事务，以同一时间接收多个事务的则称为并行化事务。并行事务可以有效的提高资源的利用率，因而得到了广泛的应用，但同时也存在数据库资源访问冲突的问题，最终可能会引发丢失修改数据、读“脏”数据、数据不可重复读取的问题。基于锁的并发控制技术、基于时间戳的并发控制技术以及基于有效检查点的并发控制技术这三种技术是根据事务的并发控制技术研发的控制技术，结合不同级别的封锁协议，实现了数据的可重复读取。锁的粒度是内存数据库与磁盘数据库最显著的区别，细粒度锁是指对数据库中记录、块、或者索引节点进行加锁，在内存数据中，通过采用不同程度的粒度锁，可以有效缩短事务的处理时间，便于进行事务处理。下面针对两种常用的粒度锁进行细致的分析。
（一）多粒度锁
内存数据不但能够提供系统级或表级锁，还能提供更加精细的块级锁与行级锁，并且在实际的运行过程中，可以根据需要加锁的对象以及数据库系统中并发事务的总量，通过综合的分析和研究选择最佳粒度的锁。在对内存数据库加锁的时候，要坚持优先选择粗粒度锁的原则，并且在数据库并发事务较少的情况下进行优化选择。如果并发事务较多，则需要根据加锁对象的级别选择同等级别的锁。多粒度锁的方式导致了在对某对象显式加锁的同时还可能对其他对象隐式加锁，隐式加锁按照树形加锁协议进行加锁。多粒度加锁结构中每一个节点都与数据库的逻辑等级进行对应，并且每一个节点都可以显式的进行加锁，提高了数据库的并发性。由于显式锁和隐式锁有着完全相同的作用，所以在对某节点显式加锁之前需要遍历其所有的子孙节点判断在子孙节点上是否已显式的加上了不相容的锁。所以在此基础上又提出了意向锁的改进方案。
（二）意向锁
意向锁也可以称为是一种逻辑规则，并且在该规则中明确了当向某个节点加上意向锁时，就相当于显式的对当前节点的所有子孙节点进行了加锁。这样通过一个节点上意向锁的种类，就可以判断其子孙节点的加锁情况，而无需对子孙节点进行遍历。而对于一个节点显式加锁之前，需要对该节点的所有父亲节点加意向锁。意向锁有三种：意向共享锁（IS锁）、意向排它锁（IX锁）、共享意向排它锁（SIX锁），当向一个节点加IS锁时，等价于在其所有子孙节点上显式的加共享锁，当向一个节点加IX锁时，可以在其子孙节点上加共享锁和排它锁，若向一个节点加SIX锁，相当于对该节点的直接孩子节点加共享锁，而对其余节点加互斥锁。
六、结语
随着内存数据库的应用范围逐渐扩大，人们对数据库的研究也逐渐深入，通过对实际的应用效果进行深入的分析，不断的完善着数据库技术。通过对数据库技术中的关键技术进行分析，能发现其在数据处理方面存在的优势，因而对数据库技术的应用也就成为了一种发展方向。在实际的研究和运行中，结合数据库技术的特点，熟悉其中的索引技术、事务技术、并发控制技术等关键技术，深入分析，为数据库的发展提供更有利的条件。
参考文献：
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