InMemoryDatenbanken

InMemoryDatenbanken sind Datenbanksysteme, die primär Daten im Arbeitsspeicher speichern, um sehr geringe Latenzen und hohe Durchsatzraten zu erreichen. Im Unterschied zu herkömmlichen Festplatten- oder SSD-basierten Systemen nutzen sie RAM als Hauptspeicher für Nutzdaten und Indizes. Viele Systeme bieten zusätzlich Mechanismen zur Dauerhaftigkeit, sodass der Verlust von Daten trotz RAM-Nutzung vermieden werden kann.

Merkmale: Schnelle Abfragen, niedrige Latenz und speicheroptimierte Datenstrukturen gehören zu den zentralen Eigenschaften. Viele InMemoryDatenbanken unterstützen ACID-Transaktionen, andere bieten stärkere oder flexiblere Konsistenzmodelle, wobei sich Leistung und Konsistenz je nach System unterscheiden können.

Dauerhaftigkeit: Da RAM flüchtig ist, besteht bei Systemausfällen ein Risiko des Datenverlusts. Daher nutzen InMemoryDatenbanken Protokollierung (Write-Ahead-Log), Snapshots, Replikation sowie Migration von Daten auf nichtflüchtigen Speicher. Einige Systeme kombinieren RAM mit persistenten Speichertechnologien, um eine bessere Ausfallsicherheit zu erreichen.

Architektur: Es gibt reine In-Memory-Architekturen oder Hybridmodelle, die RAM mit Fest- oder NVMe-Speicher koppeln. Verteilte Ansätze ermöglichen horizontale Skalierung durch Sharding oder Replikation und unterstützen damit große Datensätze und hohe Durchsatzanforderungen.

Anwendungsfälle: Typische Einsatzbereiche sind Echtzeitanalytik, Sitzungsverwaltung, Caching, Hochgeschwindigkeitstransaktionen, Gaming, Finanzhandel und das Internet der Dinge (IoT). InMemoryDatenbanken werden oft dort eingesetzt, wo Reaktionsfähigkeit und sofortige Verfügbarkeit wichtiger sind als rein langfristige Speicherung.

Herausforderungen: Wichtige Aspekte sind hohe Speicherkosten, passende Datenmodelle, Sicherstellung der Ausfallsicherheit, Migrationen zwischen Speicherformaten sowie Observability. Leistungsoptimierungen betreffen Garbage-Collection-Overhead, Speicherfragmentierung und Serialisierung.

Beispiele: Redis, SAP HANA, VoltDB, MemSQL/SingleStore, Oracle TimesTen, Apache Ignite.