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依靠內(nèi)存來存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，也稱為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，成為了解決高并發(fā)、低時(shí)延數(shù)據(jù)管理需求的技術(shù)路線。近年來，隨著動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器（DRAM）容量的上升和單位價(jià)格的下降，使大量數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲和處理成為可能，Redis、Memcached等內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理軟件逐漸成熟，應(yīng)用范圍越來越廣。
未來幾年，隨著非易失性存儲器件（NVM）逐步投入商用，新硬件將會給內(nèi)存數(shù)據(jù)庫帶來更大的發(fā)展機(jī)遇。
本白皮書闡述了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的概念，梳理了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史和核心屬性，分析了在電商、直播和電信行業(yè)的典型應(yīng)用場景，并對主流的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了介紹和對比，從技術(shù)和管理兩個(gè)角度提出了產(chǎn)品選型和硬件選型建議，并總結(jié)了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢：
內(nèi)存數(shù)據(jù)庫又稱主存數(shù)據(jù)庫（In-memory或main memory database），是一種主要依靠內(nèi)存來存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 。
在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，有一類內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)，是在傳統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)庫中，增加內(nèi)存緩沖池，也就是常說的共享內(nèi)存技術(shù)，其主要目的是最小化磁盤訪問。
而內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)，幾乎把整個(gè)數(shù)據(jù)庫放進(jìn)了內(nèi)存中，相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用的磁盤讀寫機(jī)制，內(nèi)存具備更極致的讀寫速度，性能會比傳統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)庫有數(shù)量級的提升。因此內(nèi)存數(shù)據(jù)庫通常被用于對性能要求較高的場景中。
1.內(nèi)存技術(shù)的成熟
內(nèi)存器件的容量密度在快速上升。最早期的內(nèi)存和今天常見的內(nèi)存條不同，是直接焊接在主板上的內(nèi)存芯片，容量普遍在64KB以下。

1982年之后，隨著80286芯片的推出，開始出現(xiàn)30線（Pin）256KB的SIMM內(nèi)存條，被認(rèn)為是內(nèi)存領(lǐng)域的開山鼻祖；
在80年代末，386和486時(shí)代的PC向16位發(fā)展，出現(xiàn)了72線的SIMM內(nèi)存，單條容量可達(dá)512KB-2MB；90年代初，EDODRAM開始盛行，單條容量在4MB-16MB；
在1995年，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入圖形界面時(shí)代，內(nèi)存技術(shù)也發(fā)生了重要變革，支持64位的SDRAM成為一代經(jīng)典，在性能上有極大提升，容量也達(dá)到了64MB；
隨后的十幾年，內(nèi)存容量開始穩(wěn)定地遵循摩爾定律翻倍，持續(xù)到2019年，DDR3內(nèi)存的容量已經(jīng)可以達(dá)到16GB 。

內(nèi)存器件的單位價(jià)格也在逐年快速下降。從1970年代至今，內(nèi)存每兆字節(jié)的價(jià)格下降了近9個(gè)數(shù)量級，根據(jù)2019年最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，平均花費(fèi)3-5美元就可以購買到1GB的內(nèi)存。內(nèi)存容量的持續(xù)上漲以及價(jià)格的下降，使大量數(shù)據(jù)在內(nèi)存中進(jìn)行存儲和操作成為可能。

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2.內(nèi)存技術(shù)的瓶頸與突破
過去幾十年，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲體系結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成如圖2的金字塔形模型。這樣的存儲結(jié)構(gòu)利用局部性原理盡量將熱數(shù)據(jù)存儲在靠近CPU的地方。在傳統(tǒng)模式中，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)都保存在DRAM介質(zhì)中。
雖然DRAM的價(jià)格已經(jīng)大幅下降，但在海量數(shù)據(jù)存儲的需求下，內(nèi)存的成本依然是很大的問題；另外由于DRAM屬于易失性介質(zhì)，掉電后所有數(shù)據(jù)都會丟失，需要額外考慮數(shù)據(jù)持久化的方案，會極大的限制內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的性能和使用場景。

針對DRAM現(xiàn)存的一些硬件瓶頸，業(yè)界已經(jīng)研發(fā)出了持久型內(nèi)存（PM，Persistent Memory），學(xué)術(shù)名為存儲級內(nèi)存（SCM，Storage ClassMemory），和DRAM一樣，都是安裝在機(jī)器主板的內(nèi)存槽接口中。
參考圖2，DDRDRAM及以上的易失性存儲CPU可以通過load/store指令直接訪問，而NANDSSD及以下的非易失性存儲CPU無法直接訪問，需要先加載到易失性存儲中，可以看出DRAM與SSD之間存在巨大的性能鴻溝，在訪問時(shí)延上出現(xiàn)了跳變。