SQL Server 2014新特性探秘(1)-記憶體資料庫

簡介

   SQL Server 2014提供了眾多激動人心的新功能，但其中我想最讓人期待的特性之一就要算記憶體資料庫了。去年我再西雅圖參加SQL PASS Summit 2012的開幕式時，微軟就宣布了將在下一個SQL Server版本中附帶代號為Hekaton的記憶體資料庫引擎。現在隨著2014CTP1的到來，我們終於可以一窺其面貌。

 

記憶體資料庫

    在傳統的資料庫表中，由於磁碟的物理結構限制，表和索引的結構為B-Tree，這就使得該類索引在大並發的OLTP環境中顯得非常乏力，雖然有很多辦法來解決這類問題，比如說開放式並行存取控制，應用程式緩衝，分布式等。但成本依然會略高。而隨著這些年硬體的發展，現在伺服器擁有幾百G記憶體並不罕見，此外由於NUMA架構的成熟，也消除了多CPU訪問記憶體的瓶頸問題，因此記憶體資料庫得以出現。

    記憶體的學名叫做Random Access Memory（RAM），因此如其特性一樣，是隨機訪問的，因此對於記憶體，對應的資料結構也會是Hash-Index，而並發的隔離方式也對應的變成了MVCC，因此記憶體資料庫可以在同樣的硬體資源下，Handle更多的並發和請求，並且不會被鎖阻塞，而SQL Server 2014整合了這個強大的功能，並不像Oracle的TimesTen需要額外付費，因此結合SSD AS Buffer Pool特性，所產生的效果將會非常值得期待。

 

SQL Server記憶體資料庫的表現形式

    在SQL Server的Hekaton引擎由兩部分組成：記憶體最佳化表和本地編譯預存程序。雖然Hekaton整合進了關聯式資料庫引擎，但訪問他們的方法對於用戶端是透明的，這也意味著從用戶端應用程式的角度來看，並不會知道Hekaton引擎的存在。1所示。

圖1.用戶端APP不會感知Hekaton引擎的存在

 

    首先記憶體最佳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開放式並行存取控制的概念，但快照隔離仍然需要在修改資料的時候加鎖），此外記憶體最佳化表Hash-Index結構使得隨機讀寫的速度大大提高，另外記憶體最佳化表可以設定為非持久記憶體最佳化表，從而也就沒有了日誌（適合於ETL中間結果操作，但存在資料丟失的危險）

    下面我們來看建立一個記憶體最佳化表：

    首先，記憶體最佳化表需要資料庫中存在一個特殊的檔案組，以供儲存記憶體最佳化表的CheckPoint檔案，與傳統的mdf或ldf檔案不同的是，該檔案組是一個目錄而不是一個檔案，因為CheckPoint檔案只會附加，而不會修改，2所示。

圖2.記憶體最佳化表所需的特殊檔案組

 

我們再來看一下記憶體最佳化檔案組的樣子，3所示。

圖3.記憶體最佳化檔案組

 

    有了檔案組之後，接下來我們建立一個記憶體最佳化表，4所示。

圖4.建立記憶體最佳化表

   

   目前SSMS還不支援UI介面建立記憶體最佳化表，因此只能通過T-SQL來建立記憶體最佳化表，5所示。

圖5.使用代碼建立記憶體最佳化表

 

    當表建立好之後，就可以查詢資料了，值得注意的是，查詢記憶體最佳化表需要snapshot隔離等級或者hint，這個隔離等級與快照隔離是不同的，6所示。

圖6.查詢記憶體最佳化表需要加提示

 

    此外，由建立表的語句可以看出，目前SQL Server 2014記憶體最佳化表的Hash Index只支援固定的Bucket大小，不支援動態分配Bucket大小，因此這裡需要注意。

 

與記憶體資料庫不相容的特性

    目前來說，資料庫鏡像和複製是無法與記憶體最佳化表相容的，但AlwaysOn，記錄傳送，備份還原是完整支援。

 

效能測試

   上面扯了一堆理論，大家可能都看鬱悶了。下面我來做一個簡單的效能測試，來比對使用記憶體最佳化表+本地編譯預存程序與傳統的B-Tree表進行對比，B-Tree表7所示，記憶體最佳化表+本地編譯預存程序8所示。

 

圖7.傳統的B-Tree表

 

圖8.記憶體最佳化表+本地編譯預存程序

 

   因此不難看出，記憶體最佳化表+本地編譯預存程序有接近幾十倍的效能提升。