SQL Server 2014新特性探秘(1)-內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)

簡(jiǎn)介

   SQL Server 2014提供了眾多激動(dòng)人心的新功能，但其中我想最讓人期待的特性之一就要算內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)了。去年我再西雅圖參加SQL PASS Summit 2012的開幕式時(shí)，微軟就宣布了將在下一個(gè)SQL Server版本中附帶代號(hào)為Hekaton的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。現(xiàn)在隨著2014CTP1的到來(lái)，我們終于可以一窺其面貌。

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)

    在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中，由于磁盤的物理結(jié)構(gòu)限制，表和索引的結(jié)構(gòu)為B-Tree，這就使得該類索引在大并發(fā)的OLTP環(huán)境中顯得非常乏力，雖然有很多辦法來(lái)解決這類問(wèn)題，比如說(shuō)樂(lè)觀并發(fā)控制，應(yīng)用程序緩存，分布式等。但成本依然會(huì)略高。而隨著這些年硬件的發(fā)展，現(xiàn)在服務(wù)器擁有幾百G內(nèi)存并不罕見(jiàn)，此外由于NUMA架構(gòu)的成熟，也消除了多CPU訪問(wèn)內(nèi)存的瓶頸問(wèn)題，因此內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)得以出現(xiàn)。

    內(nèi)存的學(xué)名叫做Random Access Memory（RAM），因此如其特性一樣，是隨機(jī)訪問(wèn)的，因此對(duì)于內(nèi)存，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也會(huì)是Hash-Index，而并發(fā)的隔離方式也對(duì)應(yīng)的變成了MVCC，因此內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)可以在同樣的硬件資源下，Handle更多的并發(fā)和請(qǐng)求，并且不會(huì)被鎖阻塞，而SQL Server 2014集成了這個(gè)強(qiáng)大的功能，并不像Oracle的TimesTen需要額外付費(fèi)，因此結(jié)合SSD AS Buffer Pool特性，所產(chǎn)生的效果將會(huì)非常值得期待。

SQL Server內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的表現(xiàn)形式

    在SQL Server的Hekaton引擎由兩部分組成：內(nèi)存優(yōu)化表和本地編譯存儲(chǔ)過(guò)程。雖然Hekaton集成進(jìn)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，但訪問(wèn)他們的方法對(duì)于客戶端是透明的，這也意味著從客戶端應(yīng)用程序的角度來(lái)看，并不會(huì)知道Hekaton引擎的存在。如圖1所示。

圖1.客戶端APP不會(huì)感知Hekaton引擎的存在

    首先內(nèi)存優(yōu)化表完全不會(huì)再存在鎖的概念（雖然之前的版本有快照隔離這個(gè)樂(lè)觀并發(fā)控制的概念，但快照隔離仍然需要在修改數(shù)據(jù)的時(shí)候加鎖），此外內(nèi)存優(yōu)化表Hash-Index結(jié)構(gòu)使得隨機(jī)讀寫的速度大大提高，另外內(nèi)存優(yōu)化表可以設(shè)置為非持久內(nèi)存優(yōu)化表，從而也就沒(méi)有了日志（適合于ETL中間結(jié)果操作，但存在數(shù)據(jù)丟失的危險(xiǎn)）

    下面我們來(lái)看創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)存優(yōu)化表：

    首先，內(nèi)存優(yōu)化表需要數(shù)據(jù)庫(kù)中存在一個(gè)特殊的文件組，以供存儲(chǔ)內(nèi)存優(yōu)化表的CheckPoint文件，與傳統(tǒng)的mdf或ldf文件不同的是，該文件組是一個(gè)目錄而不是一個(gè)文件，因?yàn)镃heckPoint文件只會(huì)附加，而不會(huì)修改，如圖2所示。

圖2.內(nèi)存優(yōu)化表所需的特殊文件組

我們?cè)賮?lái)看一下內(nèi)存優(yōu)化文件組的樣子，如圖3所示。

圖3.內(nèi)存優(yōu)化文件組

    有了文件組之后，接下來(lái)我們創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)存優(yōu)化表，如圖4所示。

圖4.創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表

   目前SSMS還不支持UI界面創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表，因此只能通過(guò)T-SQL來(lái)創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表，如圖5所示。

圖5.使用代碼創(chuàng)建內(nèi)存優(yōu)化表

    當(dāng)表創(chuàng)建好之后，就可以查詢數(shù)據(jù)了，值得注意的是，查詢內(nèi)存優(yōu)化表需要snapshot隔離等級(jí)或者h(yuǎn)int，這個(gè)隔離等級(jí)與快照隔離是不同的，如圖6所示。

圖6.查詢內(nèi)存優(yōu)化表需要加提示

    此外，由創(chuàng)建表的語(yǔ)句可以看出，目前SQL Server 2014內(nèi)存優(yōu)化表的Hash Index只支持固定的Bucket大小，不支持動(dòng)態(tài)分配Bucket大小，因此這里需要注意。

與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)不兼容的特性

    目前來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像和復(fù)制是無(wú)法與內(nèi)存優(yōu)化表兼容的，但AlwaysOn，日志傳送，備份還原是完整支持。

性能測(cè)試

   上面扯了一堆理論，大家可能都看郁悶了。下面我來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的性能測(cè)試，來(lái)比對(duì)使用內(nèi)存優(yōu)化表+本地編譯存儲(chǔ)過(guò)程與傳統(tǒng)的B-Tree表進(jìn)行對(duì)比，B-Tree表如圖7所示，內(nèi)存優(yōu)化表+本地編譯存儲(chǔ)過(guò)程如圖8所示。

圖7.傳統(tǒng)的B-Tree表

圖8.內(nèi)存優(yōu)化表+本地編譯存儲(chǔ)過(guò)程

   因此不難看出，內(nèi)存優(yōu)化表+本地編譯存儲(chǔ)過(guò)程有接近幾十倍的性能提升。