許多網站和應用程序通常將其數據存儲在資料庫中。 從資料庫讀取和寫入數據會顯著影響應用程序的延遲。 儘可能減少延遲很重要，因為用戶期望應用程序快速且響應迅速，並且更快的網站在搜索引擎優化 (SEO) 方面表現更好。
寫入資料庫會增加延遲，因為資料庫通常將數據寫入磁碟而不是將其保存在內存中。 資料庫通常會應用壓縮和加密，從而在讀取和寫入數據時增加延遲。 為了克服這些挑戰，您可以使用內存資料庫從 RAM 而不是磁碟進行快速數據存儲和檢索。
本文討論內存資料庫的工作原理、一些流行的選項以及與標準資料庫的一些權衡。
什麼是內存資料庫？
內存資料庫使用 RAM 而不是硬碟驅動器 (HDD) 或固態驅動器 (SSD) 來存儲數據，從而大大減少了讀取和寫入數據的延遲。 延遲減少是由於兩個主要原因。 首先，從內存訪問數據比從磁碟訪問數據要快，其次，用於在內存中存儲數據的數據結構比磁碟存儲更簡單。 因此，讀取和寫入數據時的 CPU 開銷較低。
這種低延遲是有代價的，因為如果伺服器出現故障，存儲在內存中的數據將會丟失。 與磁碟存儲不同，內存在斷電時不會保留其內容，因此需要在彈性與速度之間進行權衡。
對於需要快速或實時數據的應用程序，例如排行榜或實時分析，內存資料庫是一個很好的選擇。 它們還有助於緩存您通常存儲在基於磁碟的資料庫中的數據，以減少對磁碟的讀取和寫入次數並最大限度地減少延遲。
減少延遲對於網站來說尤其重要。 發現網站響應迅速的用戶更有可能繼續使用它。 此外，谷歌和其他搜索引擎也使用網站載入速度作為 SEO 的一個因素。 快速網站在搜索結果中的排名更高，從而增加了用戶訪問您網站的機會。
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來自@Suganthanmn 的 Suganthan Mohanadasan
查看計劃 內存資料庫解釋
由於內存資料庫將數據存儲在 RAM 中，因此它們的延遲遠低於 HDD，後者使用機械移動部件來訪問正確的磁碟位置。 然後，HDD 必須讀取數據並通過存儲設備和計算機之間的介面進行傳輸。 此外，即使使用 SSD，由於內存晶元和 CPU 介面的性能更高，RAM 的速度仍可提高 30 倍。 一些基準測試表明，與使用獨立的 MySQL 資料庫相比，使用 MySQL 和 Redis（一種流行的內存資料庫）作為緩存層可以將查詢延遲降低多達 25%。
只有 MySQL 和 MySQL 和 Redis 的基準測試。 （圖片來源：DZone）
內存資料庫速度快還有第二個原因。 您可以優化內存資料庫使用的數據結構以加快檢索速度。 例如，關係資料庫通常使用 B 樹作為索引，允許快速搜索，同時支持讀取和寫入大數據塊到磁碟。 內存資料庫不需要將數據塊寫入磁碟，可以選擇性能更高的數據結構，進一步降低延遲。 內存資料庫通常按原樣存儲和使用數據，無需在資料庫層進行任何轉換或解析。 這也增加了延遲的減少，因為它加快了讀取和寫入時間。
由於技術改進，內存資料庫變得越來越流行。 首先，每 GB RAM 的價格在過去 20 年中顯著降低，這使得使用內存進行數據存儲變得更加實惠。 內存資料庫解決方案和託管雲服務的改進也有助於緩解它們的一些主要缺點。
此外，像 Redis 這樣的內存資料庫現在可以將數據從內存快照到磁碟，從而在伺服器出現故障時允許數據恢復。 雲服務提供異地複製，這意味著應用程序可以在出現問題時通過故障轉移保持在線。 這種成本降低和可靠性提高使內存資料庫成為現代應用程序和網站的可行選擇。
內存資料庫的優缺點
內存資料庫的主要優點是：
- 它們提高了性能。
- 由於它們存儲數據的方式，它們更易於擴展。
- 它們通常會提高應用程序的可靠性。
內存資料庫通常將數據存儲為非結構化或半結構化，而不是存儲在複雜的關係模型中。 非結構化數據使擴展資料庫更加直接，因為連接多個節點上的數據的網路數據傳輸開銷是不必要的。
由於存儲在 RAM 中的數據的易變性，提高應用程序的可靠性似乎違反直覺。 但是，當用作緩存層時，內存資料庫在請求高峰期間減輕了主資料庫的負擔。 緩存層還可以幫助降低成本，因為擴展傳統資料庫通常比內存資料庫更昂貴，以加速頻繁請求，然後使用中央資料庫進行長期存儲。
內存資料庫的主要缺點是：
- 如果用作唯一資料庫，成本會增加
- 存儲空間有限
- 更少的安全功能
內存資料庫通常不使用加密等安全功能，因為所有內容都必須在內存中——包括加密密鑰。 這些功能使加密數據無效，因為任何可以訪問內存的惡意實體理論上也可以訪問加密密鑰。
與傳統資料庫一起使用時，內存資料庫可以降低成本。 但是，當用作唯一資料庫時，它們通常更昂貴，尤其是在存儲大量數據時，因為內存與磁碟存儲相比價格更高。 這種成本也限制了您可以保留的數據量，因為將大型數據集存儲在內存中變得昂貴並且通常需要多個伺服器。
為什麼不是所有資料庫都在內存中？
阻止內存資料庫無處不在的主要缺點是成本。 儘管 RAM 價格已大幅下降，但每 GB 的價格仍遠高於 HDD 和 SSD。 這種成本使得內存資料庫對於具有巨大數據足跡的更廣泛的應用程序來說過於昂貴。
如果 RAM 的價格繼續下跌，那麼內存資料庫可能會成為默認設置，而基於磁碟的資料庫僅在小眾環境中使用。
內存資料庫用例
內存資料庫最常見的用途之一是緩存。 您可以將內存資料庫作為緩存層與傳統資料庫結合使用。 內存資料庫存儲經常訪問的數據，防止在基於磁碟的資料庫中重複和昂貴的查找，並提供更快的用戶體驗。
內存資料庫也因電子商務網站、論壇和帶有評論部分的高流量博客而聞名。 這是因為這些是高度動態的網站。 電子商務網站希望個性化用戶體驗並顯示實時產品可用性。 博客和論壇可以有成百上千的用戶同時發布和評論。 這意味著站點將需要處理高寫入吞吐量，並能夠將最新內容和評論快速提供給用戶。 內存資料庫減少了存儲用戶生成內容的延遲，並提供了最新的個性化體驗。
內存資料庫也是遊戲排行榜的絕佳候選者。 他們可以實時更新和檢索數據，並有效地對數據進行排序，以在遊戲進行時提供排行榜的當前視圖。
您還可以將它們用於實時分析。 它們使您能夠將數據流式傳輸到資料庫中，並針對實時儀錶板、風險分析和機器學習模型的最新版本數據執行查詢。
內存資料庫示例
選擇內存資料庫時有很多選擇。 一些最受歡迎的是 Redis、Memgraph 和 Hazelcast。 Redis 是使用最廣泛的，並且可以在大多數雲平台上作為託管服務使用。 Memgraph 提供流數據的圖形計算，全部在內存中，Hazelcast 提供與 Redis 類似的功能，但具有不同的緩存模式。
Redis 通常是網站和應用程序之間的緩存層，通過防止昂貴的資料庫讀取來提高性能。 在 Kinsta 的 Redis 插件的幫助下，WordPress 網站也可以提高性能。 除了這個插件，Kinsta 還提供了 Kinsta APM 工具來幫助解決 Redis 查詢的任何性能問題。
在 Kinsta 上運行的網站默認使用緩存。 但是，資料庫請求頻繁的站點仍然會從 Redis 中受益匪淺。 資料庫延遲是減慢網站速度的最重要因素之一，但 Redis 有助於減輕這種負擔並使網站能夠快速擴展。
概括
資料庫延遲會顯著影響網站或應用程序的整體延遲。 從硬碟讀取和寫入硬碟會增加延遲。 內存資料庫減少了資料庫延遲，因為它們將數據存儲在 RAM 中。 即使使用 SSD，RAM 仍然更快，因為它使用更快的內存晶元和更快的 CPU 介面。 此外，您可以優化內存資料庫使用的數據結構以加快檢索速度。
當用作網站和傳統資料庫之間的緩存層時，內存資料庫可以加速網站和應用程序。 這是因為內存比磁碟訪問速度更快，並且這種減少的開銷會導致更快的網站載入時間，並有助於改進 SEO。
Redis 是最流行的內存資料庫選項之一，您可以使用 Kinsta 插件輕鬆地將其添加到 WordPress 站點。 為您的 Kinsta 託管站點嘗試 Redis 插件。
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