运行长度编码(Run-Length Encoding, RLE): 当一列中存在大量连续重复的值时,RLE可以非常高效地表示数据,例如,“AAAAABBC”可以被编码为“5A2B1C”。
增量编码(Delta Encoding): 适用于时间序列数据或有序数据,只存储相邻值之间的差值,这些差值通常较小,可以采用更少的比特位存储。
数据类型优化: 尽可能使用最小的数据类型来存储数据,例如,对于0-255的整数,使用单字节而非默认的四字节整数。
这些压缩技术不仅节省了内存,还能减少CPU在处理数据时从内存读取的数据量,间接提升缓存命中率和处理速度。
传统数据库中常见的锁机制在内存数据库中可能成为瓶颈,因为CPU的速度 新西兰电话号码库 与锁竞争带来的延迟相比更为显著。因此,内存数据库倾向于使用非阻塞(lock-free)或无锁(wait-free)的数据结构和算法,以最大化并行处理能力:
无锁哈希表/B树: 通过原子操作(如Compare-and-Swap, CAS)来更新数据结构,避免了传统锁带来的上下文切换和竞争开销。
多版本并发控制(Multi-Version Concurrency Control, MVCC): 这是一种广泛应用于内存数据库的并发控制机制。当事务修改数据时,它不会直接修改原始数据,而是创建数据的新版本。这样,读取事务可以访问旧版本的数据,而写入事务可以并发进行,从而减少了读写冲突,提升了系统的并发吞吐量。每个事务都看到一个一致的数据快照。
为CPU缓存优化: 内存数据库的数据结构设计还会考虑到CPU的缓存层级(L1, L2, L3 Cache)。通过优化数据布局,使得相关数据尽可能地连续存储,增加CPU缓存的命中率,减少从主内存读取数据的次数。