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内存数据库有哪些(内存型图数据库)

实习编辑 • 2023-11-20 16:24:22 • 用户投稿 • 阅读 3
作者：黄鹏程（马格）

一、tair背景介绍

（一）什么是阿里云tair云原生内存数据库

阿里云tair云原生内存数据库线上名字为阿里云数据库redis企业版（又称阿里云tair），从2009年开始正式承载集团业务，是一款历经磨练的企业级产品。它完全兼容redis的数据结构和通讯协议，包括api接口，并且在内部逐步打磨的过程中，基于tair研发云上托管云内存数据库。

如上图所示，tair产品分为三个类型，从性能到性价比有不同的产品排布，下面用1.0x表示开源的redis的性能与价格，从性能和价格上与三个类型的tair产品进行对比。

tair性能增强型性能约为开源redis的两倍，支持多种常见数据结构，在天猫/淘宝/高德/优酷中大规模使用，并拥有任意时间点恢复/全球分布式/热点散列等特性。tair持久内存型基于intel傲腾持久内存做的数据库，后文会重点阐述其特点。tair容量存储型直接对标社区pika等开源存储型redis产品。然后因为我们会用阿里云的高效的高效云盘，所以说整个的功能和性能都会比pika强很多。

如上图所示，从内存存储方面，tair三个类型的产品适应不同的场景。

tair性能增强型1）数据读写频繁，要求低延迟，支持大连接；

2）成本相对不敏感，以满足业务性能需求为主。

tair持久内存型1）数据读写较频繁，延迟要求可稍微放宽，存储数据量有一定较大容量要求；

2）成本控制较之热数据要求更高。

tair容量存储型1）数据读写密集程度低，延迟要求不高，整体存储容量要求高；

2）成本是最大考量因素。

（二）阿里云tair面向业务的数据结构让业务创新更容易

在业务方面，阿里云tair与基于传统redis存在许多不一样的地方，阿里云tair业务结构如下所示。

除此之外，阿里云tair有以下优点：

1）高性能

性能增强型，流量上涨淡然处之，性能是开源redis的2倍。

2）持久化

持久内存型，数据可靠，方便业务使用，不再担心数据丢失。（rpo=0）

3）低成本

多种存储介质，选择最优性价比，性价比高于ecs自建。

4）丰富数据模型

在社区redis上提供了更多面向应用的数据结构，应用开发更简便。

5）企业级能力

全球多活，数据闪回，混合多云（热点散列）。

（三）阿里云tair历史

上图为tair的发展历史。从tair1.0开始，团队就孵化出了云redis社区版和云memcache，这是线上社区托管的两个版本。

在tair1.0的时候，就会整个孵化出来，2.0逐步上云，3.0会孵化出来一款叫gdb的产品，是一款线上的图数据库。

再往下是tair（redis企业版/tair3.0），集团和云上是同一个版本，有很多种形态来支持用户在各种业务场景下的需求。

二、tair功能介绍

（一）做一个不丢数据的内存数据库—tair持久内存型

我们希望做一个不丢数据的数据库，做法是通过新硬件和新软件来进行。

1.新硬件

引入英特尔®傲腾™数据中心级持久内存；与dram内存相近的性能表现，而且其大容量和非易失性的特性还可帮助系统获得更优的可用性；它相比于dram内存的成本和容量优势，也可帮助客户有效地降低总拥有成本。

上图为存储介质图，速度延迟从上到下逐步增大，相反，容量逐步减少，成本逐步降低。storageclassmemory处于中间，性价比较高。

2.新软件

模式选择新软件的开发模式方案有两种，分别是内存模式（memorymode）与应用程序直接访问模式（appdirectmode）。

在内存模式下，应用和os将其视为易失性内存池，虽对应用透明，但掉电即失，因此不采用。

在应用程序直接访问模式下，持久内存和dram充当独立内存资源，通过构建符合redis协议和数据结构的软件利用两块存储资源构建兼容redis、具备命令级持久化能力的内存数据库。

全新的挑战

我们选择重新写兼容redis的东西，而不是在redis基础上进行更改，是因为新软件有着全新的挑战：

1）替代原有的内存分配器，同时要保证内存分配器元数据的持久化；

2）redis数据结构与索引的持久化要保持一致性；

3）持久内存和易失内存如何协同工作，让整个数据库高性能工作，同时还具备强大的持久化能力。

3．产品化能力

上文结合软硬件的能力阐述了如何去构建持久化内存的形态，下面可以看一下所带来的成果。

消除aofrewrite与fsync的无fork设计，服务更顺滑，p95延时较之内存版redis更低更稳定；读写性能吞吐为内存版redis的90%以上。

原生命令级持久化能力，操作写入即持久化；缓存主存合一成为可能，成本更低，架构更优雅。

4.应用场景

应用场景主要分为如下两种。

场景一：大数据量、高性能、成本的综合选型考虑

机器学习平台、推荐系统等计算数据对性能和容量的要求很高；全内存又使得成本压力巨大；可采用tair持久内存型以有效降低成本，并能够保持高性能运行；同时用户也无需为降本而综合使用其他数据存储，有效地平衡了系统复杂度与成本。

场景二：用作持久化数据存储

游戏、直播、数据分析中大数据结果集对外提供查询服务等场景可以使用；可采用tair持久内存型作为数据最终的存储；对比缓存主存的两层架构，数据同样可靠；性价比更高，代码更简化，架构更优雅。

（二）做一个具备时光机能力的数据库--数据闪回

我们希望这个内存数据库具备有时光机能力。时光机能力表示可以将数据恢复到过去指定的任何时间点，也称为数据闪回，它有如下两大特点：

七天内任意时间点的数据恢复1）backup/restore的终极形态

2）支持按秒级的数据恢复（可支持到按条）

3）防止删库跑路场景

4）clone

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