内存数据库技术及其应用研究(3)
据库的性能表现，比较两者的优劣。
1.4 论文的组织结构
本文共分为五个部分：
第1 章：绪论：主要包括项目背景，本文目标，主要的工作以及论文的组织
结构。
第2 章：内存数据库相关理论简介：介绍了内存数据库的概念，内存数据库
与磁盘数据库的异同以及内存数据库关键技术实现等。
第3 章：TPC基准测试：通过使用TPC-C基准测试程序来测试数据库的基准
性能，比较内存数据库与磁盘数据库的性能差异。
第4 章：模拟系统的实现与测试：通过模拟现实中的考试环境，开发一个模
拟的终端程序，测试模拟情况下内存数据库与磁盘数据库性能的差异，验证内存
数据库在考试信息管理系统中的使用。 第5 章：总结：对本文的工作做最后总结，得出结论，指出了下一步的工作
方向，并对内存数据库技术进行了展望。
2 内存数据库相关技术简介
2.1 内存数据库的概念
当前，随着数据库技术应用领域的不断扩大，对于数据库技术提出了新的、
更高的要求，从数据类型的扩充（对于音频、图形、视频的应用要求） 、数据库
容量的增大（工程数据库、公共数据库应用的要求）到数据库事务响应时间的缩
减等等。在一些诸如电信、电力、能源、金融之类的应用中，对于响应时间有很
高的要求。近年来，随着半导体技术的发展，摩尔定律持续有效，存储器单位容
量的价格不断下降，个人 PC 电脑现在可拥有高达 32GB 的主存，而服务器的内
存更是向TB级别迈进。同时，由于64 位处理器和操作系统的普及，软件可寻址
空间更是达到了的264
Byte（16777216TB） 。以往极度贫乏的主存资源现在变得十
分丰富，如何更加有效的利用主存资源成了软件工程师必须考虑的问题。因此，
对于那些实时性要求高的应用， 人们开始考虑将整个数据库或其中的大部分数据
置于主存中，从而产生了内存数据库的概念。
目前，国内学术界较为广泛认可的内存数据库的定义是：设有数据库 DB，
DBM(t)是 t 时刻 DB 在内存中的数据集，DBM(t) ⊆ DB；TS 为所有事务的集合，
AT(t)是t 时刻的活动事务集，AT(t) ⊆ TS ；∀T ∈ AT(t)， (T)为T 在t 时刻的操
作数据集， (T) ⊆ DB；若在任何一时刻t，均有：
∀T ∈ AT(t)， (T) ⊆ DBM(t)
成立，则称DB为一个内存数据库，简记为MMDB。[1]
按此定义，内存数据库的“工作版本” （也可以是整个数据库）常驻内存，
任何一个事务在执行过程中没有内外存间的数据 I/O，显然，它需要一定的内存
容量，但并不要求整个数据库都必须常驻在内存。
而现在较为通俗易懂的解释来讲， 内存数据库 （IMDB： In-memory database）
又叫主存数据库（MMDB：Main Memory database） ，和传统的基于机械的磁盘来
存储数据的数据库系统相比，它通过使用主存来存储数据。内存数据库相比较传
统磁盘数据库而言，拥有更快的事务执行速度，因为同等的事务下，与磁盘数据
库相比，采用内存数据库时处理器无需执行磁盘的读写指令。同时，因为主存的I/O性能远高于磁盘， 所以基于主存的主存数据库读写性能也远高于传统数据库，
因此，一般内存数据库被广泛应用在电信、电力，以及金融证券之类的对实时响
应要求很高的行业。
在传统数据库管理系统中，其数据驻留在磁盘上（Disk Resident DB，简写为
DRDB） ，磁盘上的主拷贝可以按需要遵循一定的替换策略调入主存缓冲区，用于
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