许多网站和应用程序通常将其数据存储在数据库中。 从数据库读取和写入数据会显着影响应用程序的延迟。 尽可能减少延迟很重要，因为用户期望应用程序快速且响应迅速，并且更快的网站在搜索引擎优化 (SEO) 方面表现更好。
写入数据库会增加延迟，因为数据库通常将数据写入磁盘而不是将其保存在内存中。 数据库通常会应用压缩和加密，从而在读取和写入数据时增加延迟。 为了克服这些挑战，您可以使用内存数据库从 RAM 而不是磁盘进行快速数据存储和检索。
本文讨论内存数据库的工作原理、一些流行的选项以及与标准数据库的一些权衡。
什么是内存数据库？
内存数据库使用 RAM 而不是硬盘驱动器 (HDD) 或固态驱动器 (SSD) 来存储数据，从而大大减少了读取和写入数据的延迟。 延迟减少是由于两个主要原因。 首先，从内存访问数据比从磁盘访问数据要快，其次，用于在内存中存储数据的数据结构比磁盘存储更简单。 因此，读取和写入数据时的 CPU 开销较低。
这种低延迟是有代价的，因为如果服务器出现故障，存储在内存中的数据将会丢失。 与磁盘存储不同，内存在断电时不会保留其内容，因此需要在弹性与速度之间进行权衡。
对于需要快速或实时数据的应用程序，例如排行榜或实时分析，内存数据库是一个很好的选择。 它们还有助于缓存您通常存储在基于磁盘的数据库中的数据，以减少对磁盘的读取和写入次数并最大限度地减少延迟。
减少延迟对于网站来说尤其重要。 发现网站响应迅速的用户更有可能继续使用它。 此外，谷歌和其他搜索引擎也使用网站加载速度作为 SEO 的一个因素。 快速网站在搜索结果中的排名更高，从而增加了用户访问您网站的机会。
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来自@Suganthanmn 的 Suganthan Mohanadasan
查看计划 内存数据库解释
由于内存数据库将数据存储在 RAM 中，因此它们的延迟远低于 HDD，后者使用机械移动部件来访问正确的磁盘位置。 然后，HDD 必须读取数据并通过存储设备和计算机之间的接口进行传输。 此外，即使使用 SSD，由于内存芯片和 CPU 接口的性能更高，RAM 的速度仍可提高 30 倍。 一些基准测试表明，与使用独立的 MySQL 数据库相比，使用 MySQL 和 Redis（一种流行的内存数据库）作为缓存层可以将查询延迟降低多达 25%。
只有 MySQL 和 MySQL 和 Redis 的基准测试。 （图片来源：DZone）
内存数据库速度快还有第二个原因。 您可以优化内存数据库使用的数据结构以加快检索速度。 例如，关系数据库通常使用 B 树作为索引，允许快速搜索，同时支持读取和写入大数据块到磁盘。 内存数据库不需要将数据块写入磁盘，可以选择性能更高的数据结构，进一步降低延迟。 内存数据库通常按原样存储和使用数据，无需在数据库层进行任何转换或解析。 这也增加了延迟的减少，因为它加快了读取和写入时间。
由于技术改进，内存数据库变得越来越流行。 首先，每 GB RAM 的价格在过去 20 年中显着降低，这使得使用内存进行数据存储变得更加实惠。 内存数据库解决方案和托管云服务的改进也有助于缓解它们的一些主要缺点。
此外，像 Redis 这样的内存数据库现在可以将数据从内存快照到磁盘，从而在服务器出现故障时允许数据恢复。 云服务提供异地复制，这意味着应用程序可以在出现问题时通过故障转移保持在线。 这种成本降低和可靠性提高使内存数据库成为现代应用程序和网站的可行选择。
内存数据库的优缺点
内存数据库的主要优点是：
- 它们提高了性能。
- 由于它们存储数据的方式，它们更易于扩展。
- 它们通常会提高应用程序的可靠性。
内存数据库通常将数据存储为非结构化或半结构化，而不是存储在复杂的关系模型中。 非结构化数据使扩展数据库更加直接，因为连接多个节点上的数据的网络数据传输开销是不必要的。
由于存储在 RAM 中的数据的易变性，提高应用程序的可靠性似乎违反直觉。 但是，当用作缓存层时，内存数据库在请求高峰期间减轻了主数据库的负担。 缓存层还可以帮助降低成本，因为扩展传统数据库通常比内存数据库更昂贵，以加速频繁请求，然后使用中央数据库进行长期存储。
内存数据库的主要缺点是：
- 如果用作唯一数据库，成本会增加
- 存储空间有限
- 更少的安全功能
内存数据库通常不使用加密等安全功能，因为所有内容都必须在内存中——包括加密密钥。 这些功能使加密数据无效，因为任何可以访问内存的恶意实体理论上也可以访问加密密钥。
与传统数据库一起使用时，内存数据库可以降低成本。 但是，当用作唯一数据库时，它们通常更昂贵，尤其是在存储大量数据时，因为内存与磁盘存储相比价格更高。 这种成本也限制了您可以保留的数据量，因为将大型数据集存储在内存中变得昂贵并且通常需要多个服务器。
为什么不是所有数据库都在内存中？
阻止内存数据库无处不在的主要缺点是成本。 尽管 RAM 价格已大幅下降，但每 GB 的价格仍远高于 HDD 和 SSD。 这种成本使得内存数据库对于具有巨大数据足迹的更广泛的应用程序来说过于昂贵。
如果 RAM 的价格继续下跌，那么内存数据库可能会成为默认设置，而基于磁盘的数据库仅在小众环境中使用。
内存数据库用例
内存数据库最常见的用途之一是缓存。 您可以将内存数据库作为缓存层与传统数据库结合使用。 内存数据库存储经常访问的数据，防止在基于磁盘的数据库中重复和昂贵的查找，并提供更快的用户体验。
内存数据库也因电子商务网站、论坛和带有评论部分的高流量博客而闻名。 这是因为这些是高度动态的网站。 电子商务网站希望个性化用户体验并显示实时产品可用性。 博客和论坛可以有成百上千的用户同时发布和评论。 这意味着站点将需要处理高写入吞吐量，并能够将最新内容和评论快速提供给用户。 内存数据库减少了存储用户生成内容的延迟，并提供了最新的个性化体验。
内存数据库也是游戏排行榜的绝佳候选者。 他们可以实时更新和检索数据，并有效地对数据进行排序，以在游戏进行时提供排行榜的当前视图。
您还可以将它们用于实时分析。 它们使您能够将数据流式传输到数据库中，并针对实时仪表板、风险分析和机器学习模型的最新版本数据执行查询。
内存数据库示例
选择内存数据库时有很多选择。 一些最受欢迎的是 Redis、Memgraph 和 Hazelcast。 Redis 是使用最广泛的，并且可以在大多数云平台上作为托管服务使用。 Memgraph 提供流数据的图形计算，全部在内存中，Hazelcast 提供与 Redis 类似的功能，但具有不同的缓存模式。
Redis 通常是网站和应用程序之间的缓存层，通过防止昂贵的数据库读取来提高性能。 在 Kinsta 的 Redis 插件的帮助下，WordPress 网站也可以提高性能。 除了这个插件，Kinsta 还提供了 Kinsta APM 工具来帮助解决 Redis 查询的任何性能问题。
在 Kinsta 上运行的网站默认使用缓存。 但是，数据库请求频繁的站点仍然会从 Redis 中受益匪浅。 数据库延迟是减慢网站速度的最重要因素之一，但 Redis 有助于减轻这种负担并使网站能够快速扩展。
概括
数据库延迟会显着影响网站或应用程序的整体延迟。 从硬盘读取和写入硬盘会增加延迟。 内存数据库减少了数据库延迟，因为它们将数据存储在 RAM 中。 即使使用 SSD，RAM 仍然更快，因为它使用更快的内存芯片和更快的 CPU 接口。 此外，您可以优化内存数据库使用的数据结构以加快检索速度。
当用作网站和传统数据库之间的缓存层时，内存数据库可以加速网站和应用程序。 这是因为内存比磁盘访问速度更快，并且这种减少的开销会导致更快的网站加载时间，并有助于改进 SEO。
Redis 是最流行的内存数据库选项之一，您可以使用 Kinsta 插件轻松地将其添加到 WordPress 站点。 为您的 Kinsta 托管站点尝试 Redis 插件。
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