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Definition und Funktionsweise von In-Memory-Computing

Die In-Memory-Technologie unterscheidet sich auf signifikante Weise von den ansonsten üblichen Datenbanksystemen. Die herkömmlichen Methoden nutzen direkt den Hauptspeicher von Festplattenlaufwerken, um die benötigten Datenmengen zu speichern. Die In-Memory-Technologie hingegen legt Daten im internen Arbeitsspeicher (Hauptspeicher) eines Computers ab, wodurch es sich um ein grundlegend anderes Funktionsprinzip handelt.

Wenn hier nun bei einer Datenbank durch die Memory auf die erforderlichen Daten zurückgegriffen werden soll, wird der Systemspeicher (RAM) direkt geladen und anschließend vom Computer verarbeitet. Dadurch erreichen In-Memory-Datenbanken deutlich schnellere Antwortzeiten. Da der Zugriff auf den Arbeitsspeicher wesentlich schneller ist als auf Festplatten, können Abfragen und Transaktionen effizienter verarbeitet werden.

Die Daten in In-Memory-Datenbanken werden anschließend im Systemspeicher in komprimierter, nicht-relationaler Form gehalten. Dies bedeutet, dass sie nicht in herkömmlichen Tabellenstrukturen organisiert sind, sondern effizienter gespeichert werden.

IMDBs sind in der Regel ausschließlich für den lesenden Zugriff konzipiert und werden oft für die Datenhaltung historischer Daten verwendet. Sie sind häufig Teil eines Data Warehouses, in dem große Datenmengen analysiert werden.

Unterschiedliche Arten von In-Memory-Datenbanken

Bei einer in Memory Datenbank unterscheidet man generell zwischen der spalten- und zeilenbasierten Datenhaltung. Es kommt allerdings auch vor, dass Datenbanksysteme beide Arten der Speicherung simultan benutzen.

Bei zeilenorientierten Datenbanken werden die Datenmengen gemeinsam in einer Zeile angeordnet, jeder Eintrag wird als separate Zeile mit verschiedenen Feldern (Spalten) abgelegt. Diese Art von Datenbanken eignet sich gut für Transaktionen, bei denen häufiges Schreiben, Ändern und Löschen von Einträgen erforderlich ist.

Bei spaltenorientierten Datenbanken werden die Daten spaltenweise gespeichert. Jede Spalte repräsentiert einen Eintrag, und die Informationen zu diesem Eintrag werden vertikal untereinander angeordnet. Daraus ergeben sich diese Vorteile:

• Schnellere Analyse: Spaltenbasierte Datenbanken sind ideal für die Analyse großer Datenmengen. Weniger Festplattenzugriffe sind erforderlich, da die Daten einer Kategorie nah beieinander liegen.
• Effizienz: Beim Auslesen und Auswerten von Datensätzen muss nur ein Block geladen werden, anstatt die gesamte Datenbank zu durchsuchen.
• Kapazität-sparend: Die spaltenbasierte Variante, die auch Column Store-Format genannt wird, speichert Daten mit identischen Werten gemeinsam ab, wodurch die insgesamt benötigte Kapazität des Hauptspeichers verringert wird

Somit können In-Memory-Datenbanken auch ohne die traditionellen Festplatten-Hauptspeicher auskommen, die sich insbesondere durch ihre hohe Speicherkapazität auszeichnen. Durch dieses Prinzip ergeben sich verschiedene Vorteile bei den Anwendungen.

Herausforderungen und Lösungen zur Nutzung von In-Memory als Hauptspeicher

Kurzfristig erscheint durch die schnellen Zugriffszeiten sowie die hohe Effizienz die Nutzung des Arbeitsspeichers als modernere und vorteilhaftere Lösung, wenn es um das Management von Daten und Datenbanken geht. Allerdings sollten Sie ebenfalls einige Herausforderungen in diesem Kontext beachten.

Datenverluste bei dauerhafter Speicherung

Die langfristige Nutzung der In-Memory-Technik zur Verarbeitung der Datenmengen kann als ein zentraler Problemfaktor angesehen werden. Durch die flüchtige Arbeitsweise der RAM-Datenbanken sind diese anfällig gegenüber Störungen. Somit können durch z. B. eine Unterbrechung der Stromzufuhr oder einen technischen Fehler wie Computerabstürze Daten in großen Mengen verloren gehen. Separate Festplatten als herkömmlicher Hauptspeicher sind in dieser Hinsicht sicherer.

Diesem Problem können Sie entgegenwirken, indem Sie sich um die Implementierung von sogenannten Schnappschusssicherungen bemühen. Hierbei wird der aktuelle Zustand der In-Memory-Datenbank zu einem festgelegten Zeitpunkt abgesichert. Bei einem Ausfall können Sie dadurch alle Daten wieder so herstellen, wie sie zum Zeitpunkt der letzten Snapshots waren. Alle Änderungen, die nach der letzten Absicherung durchgeführt wurden, sind allerdings verloren, weswegen Sie die Intervalle sorgfältig planen sollten.

Alternativ können Sie darüber hinaus Logfiles (Protokolldateien) nutzen, mit denen jede Änderung bei der Datenverarbeitung festgehalten wird. In gemeinsamer Verwendung mit Schnappschüssen können Datenverluste im Prinzip ohne Einschränkungen rückgängig gemacht werden. Generell gilt außerdem die Regel, im Falle eines Modulausfalls für eine Hardware-Sicherungskopie zu sorgen. Auch herkömmliche Datenmanagementsysteme waren mit ihren Hauptspeichern auf solche Absicherungen angewiesen.

Geringere Computerleistung

Durch die Verarbeitung der Datenmengen steht der hierfür benötigte RAM-Speicher dem Computer selbst nicht mehr zur Verfügung. Dies erweist sich als weniger problematisch, wenn die PCs selbst hauptsächlich zur Datenverarbeitung eingesetzt werden. Daher sollte dies im Vorfeld entsprechend eingeplant werden, denn insbesondere simultane Arbeiten am Computer werden durch die verringerte Leistung beeinträchtigt.

Sie können durch z. B. vernetztes Grid-Computing der verringerten Leistung entgegenwirken, indem mehrere Computer miteinander verbunden werden. Es ist dafür die Nutzung spezieller Software notwendig, um einen virtuellen Rechner im zusammengeführten Computernetz entstehen zu lassen. Hierfür sollten Sie sich hinsichtlich der Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit beraten lassen, denn im kleineren Rahmen sollte die Nutzung einzelner PCs zur reinen Verarbeitung von Datenmengen ausreichend sein.

Der Einsatz von In-Memory-Technologie in SAP S/4HANA

SAP S/4HANA ist eine intelligente, integrierte ERP-Suite, die auf der In-Memory-Datenbank-Technologie SAP HANA basiert. Diese Technologie ermöglicht es, große Mengen an Daten in Echtzeit zu verarbeiten, zu analysieren und zu visualisieren. Dadurch können Unternehmen schneller und flexibler auf Marktveränderungen reagieren, Geschäftsprozesse optimieren und bessere Entscheidungen treffen.

SAP S/4HANA nutzt die In-Memory-Datenbank-Technologie, um eine Reihe von Vorteilen für Unternehmen zu bieten. Zum einen erlaubt SAP S/4HANA Cloud, Public Edition eine Echtzeit-Analyse von großen Datenmengen aus verschiedenen Quellen, wie z.B. Finanzen, Logistik, Produktion oder Kundenbeziehungen. So gewinnen Unternehmen wertvolle Erkenntnisse, erkennen Trends und nutzen Chancen zur Weiterentwicklung. Zum anderen ermöglicht es eine Vereinfachung und Beschleunigung der Geschäftsprozesse, indem es redundante Daten eliminiert, die Komplexität reduziert und die Integration verbessert. Dies führt zu einer höheren Effizienz, Produktivität und Qualität, da diese vereinfachte Datenstruktur die Systemwartung und -performance verbessert.

Mit SAP S/4HANA können Sie also Ihr Unternehmen intelligenter, integrierter und innovativer machen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie von dieser leistungsstarken ERP-Suite profitieren können, kontaktieren Sie uns noch heute. Wir beraten Sie gerne und zeigen Ihnen, wie Sie SAP S/4HANA Cloud, Public Edition optimal für Ihre individuellen Anforderungen einsetzen können.