Le Grand Guide des Bases de Données : Au

Le Grand Guide des Bases de Données :
Au-delà du Relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE
FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
A VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
REPOND LE MIEUX A VOS
BESOINS ?
INTRODUCTION
Présentation
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
A l’heure du Big Data, du Cloud et des données
hétérogènes et non structurée, les bases NoSQL –
acronyme de « pas seulement SQL » - et leurs cousines
« In-Memory » changent le marché et sont plus adaptées
à certains usages que les SGBDR traditionnels… dont
certains deviennent également In-Memory par la magie
des extensions.
Après avoir abordé dans la première partie de ce « Grand
Guide des bases de données », les bases relationnelles,
honneur dans cette deuxième partie, aux bases qui
montent et à une tendance qui vise à mixer SQL et
NoSQL (pour capitaliser sur les compétences acquises) :
le NewSQL – ou comment requêter en SQL une base
NoSQL (voire In-Memory).
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Précisons que ce guide ne se veut évidemment pas
exhaustif (et qu’il sera certainement mis à jour). Mais
qu’il ne se contente pas non plus de faire un tour du
marché, puisqu’il revient sur les critères et les éléments
clefs à prendre en compte pour choisir le bon
SGBD NoSQL ou le bon outil In-Memory en fonction de
vos besoins précis.
A lire également :
Le Guide Essentiel : In-Memory : où en sont les
technologies et les usages ?
• Philippe Ducellier
QUAND FAUT-IL
ENVISAGER D’UTILISER
UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
Quand faut-il envisager d’utiliser une base de données NoSQL
(plutôt qu’une base relationnelle) ?
Pour faire simple, les bases de données NoSQL
conviennent mieux quand vos données ne rentrent pas
bien dans les tables.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
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Nous travaillons avec des bases de données relationnelles
SQL depuis 40 ans : elles sont idéales pour le traitement
des transactions impliquant des données tabulaires
stockées dans des colonnes et des lignes. Nous pouvons
aussi analyser très efficacement ces données dans des
bases de données multidimensionnelles.
Les données qui se prêtent bien aux tables relationnelles
sont de type atomique. Cela signifie tout simplement
qu’elles peuvent être subdivisées jusqu’à arriver aux plus
petits composants manipulables.
Par exemple, nous stockons rarement le nom complet
d’un client dans un même champ. Quand on saisit les
données du client « M. Jacques Lemasson » dans une
base de données relationnelles, si nous souhaitons
pouvoir isoler toutes les personnes ayant pour civilité
« M. » et classer les clients par ordre alphabétique selon
leur nom de famille et leur prénom, nous devons stocker
les données du nom dans trois colonnes différentes d’une
table.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Aujourd’hui, une grande partie des données collectées ne
rentrent pas dans ce modèle de table : images, données
enregistrées par des capteurs, documents Word, flux
Twitter et autres données souvent appelées Big Data.
Et même si on arrive parfois à placer ces données dans
des tables, ce n’est pas forcément efficace.
On pourrait imaginer stocker chaque pixel d’une image
dans une ligne distincte d’une table relationnelle. Mais il
faut alors se poser la question suivante : quel code SQL
écrire pour déterminer si l’image comprend une
personne ?
Je ne veux même pas imaginer une seule seconde ce à
quoi ce code pourrait ressembler.
La bonne nouvelle, c’est que nous avons désormais des
moteurs de bases de données dédiés conçus pour
conserver et gérer le Big Data : les bases de données
NoSQL.
Les bases de données relationnelles nous imposent de
recourir à des schémas de données. Imaginez que ce
schéma est une façon de classer les données. Dans les
QUAND FAUT-IL
ENVISAGER D’UTILISER
UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
LES INFRASTRUCTURES
CONVERGÉES
EN FORTE CROISSANCE
EN EUROPE
bases de données relationnelles, il faut segmenter ces
données en unités atomiques, puis les organiser dans des
tableaux sous forme de colonnes et de lignes.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
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Il existe différents types de bases de données NoSQL, de
sorte que toute généralisation excessive serait trompeuse.
Mais globalement, ils ne nécessitent qu’un schéma très
simple, voire aucun.
Par exemple, certains systèmes de bases de données
NoSQL permettent d’enregistrer des fichiers image
directement dans la base de données sans altérer la
structure de celle-ci. On pourrait aussi stocker des
fichiers audio dans la même base de données.
Il devient beaucoup plus simple de placer des données
dans la base et on gagne en souplesse puisque la structure
des données n’est pas figée.
En conclusion, si vos données sont difficilement
stockables sous forme tabulaire ou interrogeables en
langage SQL, regardez donc du côté du NoSQL.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
• Mark Whitehorn, University of Dundee Consulting
NOSQL :
LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT
BIEN LE FAIRE)
NoSQL : le choix difficile de la bonne base (et comment bien le faire)
Les bases de données NoSQL ont été conçues pour
résoudre les problèmes de traitements de données en
volume, multi-sources et multi-formats, dans des
environnements Big Data.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
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Toutefois aucun distinguo n’est fait en matière de volume
ou diversité des données lorsqu’on parle de technologies
NoSQL, perdant ainsi les DSI et les responsables de la
donnée au milieu de nombreuses alternatives, difficiles à
évaluer.
« Le marché est aujourd’hui rempli de bases de données
NoSQL – je pense que nous sommes confrontés à deux
ou trois d’entre elles tous les jours », ironise Michael
Simone, en charge de l’ingénierie de la plateforme
CitiData de Citigroup, lors d’une présentation réalisée à
l’occasion de la conférence MongoDB World.
En réalité, Citi a circonscrit volontairement les usages de
la base MongoDB, comme alternative NoSQL aux bases
relationnelles, à un petit nombre d’applications, expliquet-il. Toutefois, son intervention a mis l’accent sur un
point clé : la difficulté des entreprises à cibler la
technologie susceptible de répondre au mieux aux
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
problèmes et à leur application.
Remédier à cette difficulté commence par une bonne
compréhension des différents types de bases de données
NoSQL.
On peut classer celles-ci en quatre catégories : les bases
de données orientées document, les bases clé/valeur, les
bases en colonnes et les bases orientées graphes.
Elles ont toutes un point commun : le support de modèles
plus flexibles et dynamiques que ceux réalisés avec les
bases de données relationnelles traditionnelles.
Mais, chaque type de base NoSQL correspond à des
usages spécifiques, précise Nick Heudecker, analyste
chez Gartner. « Vous devez vous demander quel type de
données sont à manipuler et comment les applications
vont au final les utiliser. »
Les bases de données orientées
document : une structure mixe
Les bases de données orientées document sont souvent
utilisées dans les systèmes de gestion de contenus, ainsi
NOSQL :
LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT
BIEN LE FAIRE)
que pour collecter et traiter des données à partir des
applications mobiles ou Web à fort trafic pour les
monitorer.
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BESOINS ?
Comme l’indique leur nom, ces bases stockent les
données dans des structures identiques à celles de
documents, parfois sans même de schémas.
MongoDB, CouchDB Server, MarkLogic sont des
bases orientées document.
Michael Simone explique par exemple que son utilisation
de MongoDB est lié au fait que les développeurs de la
société étaient à la recherche d’un moyen pour résoudre
des problèmes de réplications de données, avec des
structures différentes, pour une application financière en
ligne.
L’application a d’abord été déployée sur une base
relationnelle, mais le traitement était lent et sujet à des
erreurs.
« Il est ainsi devenu évident que nous ne pouvions faire
face à tous les formats de données fournis par les data
scientists », se souvient-t-il.
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Les schémas dynamiques de MongoDB se sont avérés
bien adaptés à cette application en évolution permanente.
« Nous avons découvert que nous pouvions modéliser
tout ce qui nous arrivait », explique-t-il. Et que cette
réplication et cette modélisation pouvaient être réalisé
bien plus rapidement qu’avec l’approche relationnelle.
Au final, les développeurs ont conçu un modèle en préproduction bâti sur MongoDB en seulement quatre mois.
Les bases clé/valeur : la simplicité
Les bases de données clé/valeur, comme Aerospike,
Redis et Riak, sont la forme la plus simple des bases
NoSQL.
Elles associent des clés uniques à des valeurs dans des
données, avec pour objectif de renforcer fortement les
performances des applications reposant sur des jeux de
données relativement simple.
« Les bases clé/valeur sont très légères », explique Joe
Caserta, président de Caserta Concepts, une société de
services techniques et de conseil. « Nous pouvons
effectuer des recherches en quelques secondes. »
NOSQL :
LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT
BIEN LE FAIRE)
Autre exemple, Flywheel Software utilise Riak, une base
développée par l’éditeur Basho Technologies (qui vient
de s'installer en France), pour motoriser une application
mobile de commande de taxis sur smartphone.
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À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
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BESOINS ?
Cuyler Jones, qui a travaillé en tant qu’architecte en chef
chez Flywheel – il travaille désormais pour une autre
start-up - explique que la base peut être dimensionnée
pour répondre aux besoins en termes de traitement et de
trafic.
Ce qui, dans ce cas, est aussi important que la hautedisponibilité ainsi que le support de la cohérence des
données de Riak, ajoute-t-il.
Cette approche par colonnes a servi de fondation à une
application
portant
sur
l’identification
des
correspondances de l’ADN lancée en 2012 par
Ancestry.com, explique Jeremy Pollack, responsable du
développement dans la société, spécialisée dans la
généalogie.
Celle-ci s’est adossée à HBase et à Hadoop pour effectuer
les calculs sur l’ADN qui permettent de rechercher les
origines ethniques et géographiques d’un individu et
d'identifier des proches jusqu’alors inconnus.
Les bases en colonnes
Les bases de données en colonnes conservent les données
dans des tables qui disposent d’un très grand nombre de
colonnes.Ce qui offre des hauts niveaux de performance
et de dimensionnement lorsqu’il faut traiter (et parcourir)
d’importants jeux de données.
Parmi les cas d’usages types, on retrouve la recherche sur
Internet, les applications Web à grande échelle ainsi que
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les applications analytiques capables de traiter des pétaoctets de données. Accumulo, Cassandra et HBase en
sont des exemples.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Pour obtenir le bon niveau de performance, il a fallu faire
d’importants ajustements et configurer la base. Jeremy
Pollack décrit cette procédure comme quelque chose de
« bizarre ».
Pourquoi ? Parce qu'« il y a un million de boutons à
tourner. Il faut vraiment aimer se salir les mains. »
Toutefois, cette technologie NoSQL a permis à Ancestry
NOSQL :
LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT
BIEN LE FAIRE)
de comparer quelque 700.000 points de données et
stocker des échantillons d’ADN pour identifier des
correspondances.
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À VOTRE ENTREPRISE ?
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Les bases orientées graphes pour suivre les
relations entre données
est très intéressé à la fois par le diabète et le sport. »
Des relations qui crééent de la valeur pour un site qui
cherche à utiliser des millions de requêtes et mots-clés, à
les associer aux bons termes sur la santé et à développer
une plateforme qui permet aux utilisateurs de trouver la
bonne information sur les traitements et les aides.
Les bases de données en graphes, comme InfiniteGraph
et Neo4j, stockent des éléments de données dans des
structures "en graphes" et permettent de créer des
associations entre eux pour, au final, servir de socle à des
moteurs de recommandations ou des réseaux sociaux.
La fin du « dois-je aller chez Microsoft,
Oracle ou IBM ? »
Par exemple, une technologie de graphes peut être
utilisée pour identifier des relations entre différentes
personnes via leurs centres d’intérêts, illustre Alex
Trofymenko, en charge des questions technologiques
chez HealthUnlocked, une société spécialisée dans
l’information sur la santé.
Une période surtout marquée, comme l’indique Joe
Caserta, par la question : « dois-je aller chez Microsoft,
Oracle ou IBM ? ».
Avec ces multiples alternatives NoSQL, le processus de
sélection d’une base est très diffèrent de celui de ces
dernières années.
Son équipe s’est adossée à Neo4j, de Neo Technology,
pour établir ce type de corrélations.
Si toutefois cette kyrielle d’options est une bonne chose
pour les utilisateurs, le processus de sélection doit être
appréhendé avec prudence afin d’éviter de s’orienter vers
la mauvaise technologie.
« Nous pouvons obtenir de nombreuses informations
d’une base en graphes. Par exemple, qu’un utilisateur
• Jack Vaughan avec Cyrille Chausson et Philippe Ducellier
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
NOSQL :
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(ET COMMENT
BIEN LE FAIRE)
Où trouver ces bases NoSQL
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À VOTRE ENTREPRISE ?
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BESOINS ?
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
MongoDB

CouchDB

MarkLogic

Aerospike

Redis

Riak

Accumulo

Cassandra

HBase

InfiniteGraph

Neo4j
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
ENTREPRISE ?
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LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
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Le In-Memory convient-il à votre entreprise ?
L'utilisation de la technologie des bases de données InMemory est une tendance de plus en plus affirmée sur le
marché des systèmes de gestion des bases de données
(SGBD). Bien que le concept de traitement des données
en mémoire, les approches et les technologies adoptées
aussi bien pour les SGBD récents que pour ceux qui
existaient déjà le sont.
Les systèmes de gestion des bases de données In-Memory
(SGBD In-Memory) utilisent la mémoire cache comme
mémoire principale pour le stockage, la gestion et la
manipulation des données.
Traditionnellement, les systèmes stockent les données sur
des disques. La plupart d'entre eux transfèrent ces
données vers la mémoire dans un cache (ou un pool de
mémoires tampon) lorsque le système y accède. Ce
transfert en mémoire rend plus efficaces les accès
suivants aux données. Mais ces mouvements constants
entre les disques et la mémoire peuvent entraîner des
problèmes de performances.
Les systèmes de gestion des bases de données In-Memory
sont utilisés principalement pour améliorer les
performances des requêtes et des applications qui
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
accèdent aux données. Ils peuvent également bénéficier
d'un jeu d'instructions réduit compte tenu de la réduction
du nombre d'activités ayant besoin d'accéder aux données
(à la différence d'un accès à partir d'un disque).
Le système de base de données NewSQL est une autre
ramification des tendances In-Memory et NoSQL
actuelles.
Le concept de NewSQL consiste à adopterla tendance du
marché axée sur le NoSQL avec des architectures, des
configurations et des mises en oeuvre actuelles des bases
de données, mais pour prendre en charge le SQL, tirant
ainsi parti des connaissances de l'immense réservoir de
développeurs SQL. Les systèmes SGBD NewSQL ne
sont pas tous In-Memory, mais beaucoup d'entre eux le
sont.
Conditions du marché pour les bases de
données In-Memory
L'idée d'accélérer les processus en utilisant la mémoire
n'est pas nouvelle. Mais alors, quels sont les facteurs qui
expliquent la tendance en faveur des SGBD In-Memory ?
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
ENTREPRISE ?
D'abord, la technologie utilisée est de plus en plus
répandue et de moins en moins coûteuse.
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RELATIONNELLE) ?
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LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
La quantité de mémoire disponible sur les serveurs
actuels continue d'augmenter, nombre d'entre eux offrant
32 téraoctets (To) de mémoire ou plus. De plus, le coût
de la mémoire continue de baisser ; actuellement, il est
possible d'acheter 8 Go de mémoire (RAM) pour 70
dollars, contre plusieurs centaines de dollars il y a à peine
quelques années.
Même si la mémoire vive n'est pas encore aussi bon
marché que les disques, son prix continue de diminuer et
en font un choix pertinent pour un nombre croissant
d'utilisations grâce à son rapport performances/prix,
compte tenu du gain en performances potentiel des
SGBD In-Memory par comparaison avec les SGBD
classiques utilisant des disques.
Mais le prix du matériel ne suffit pas à créer une
tendance. La nécessité d'accroître la vitesse dans les
applications récentes contribue au succès grandissant des
SGBD In-Memory. Les entreprises créent et adoptent
toujours plus d'applications Web en temps réel, qui
peuvent tirer parti des performances haut de gamme
11
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
qu'offre la technologie In-Memory.
Grâce à une fiabilité et une persistance des données
améliorées, les SGBD In-Memory répondent désormais
aux besoins en traitement transactionnel et analytique de
la plupart des entreprises.
Et avec la technologie actuelle de traitement dans la
mémoire, la persistance n'est plus un obstacle. Par nature,
la mémoire est une forme volatile de stockage. Si le
serveur n'est plus alimenté, les données en mémoire
seront perdues. Les SGDB In-Memory proposés
actuellement sur le marché ont été conçus de manière à ce
que les données qui sont dans la mémoire y restent même
après une panne.
Grâce à une fiabilité et une persistance des données
améliorées, le In-Memory répond désormais aux besoins
en traitement transactionnel et analytique de la plupart
des entreprises.
Types de bases de données In-Memory
A première vue, il peut sembler facile de définir le SGBD
In-Memory, mais le traitement des données en mémoire a
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
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À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
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une longue histoire et a emprunté différents chemins.
dans la mémoire en vue des accès suivants.
L'une des premières formes de traitement des données en
mémoire a été mise au point par des programmeurs
COBOL qui avaient créé des tables en mémoire pour
stocker des données auxquelles un programme pouvait
accéder de nombreuses fois en cours d'exécution.
Il existe une autre forme de traitement des données en
mémoire qui consiste à utiliser des disques SSD. Ces
disques sont des périphériques de stockage qui
fonctionnent avec des puces mémoires plutôt qu'avec un
disque mécanique, afin d'assurer un stockage persistant
des données.
Bien sûr, ce système n'était pas une base de données,
mais c'était une forme primitive d'accès aux données en
mémoire adoptée pour accroître la vitesse de traitement.
A mesure que l'informatique entrait dans l'ère du SGBD,
les techniques ont évolué afin d'accéder aux données à
partir de la mémoire plutôt que des disques.
Tout administrateur de bases de données qui a utilisé
n'importe quel type de SGBD a probablement essayé de
faire en sorte qu'il accède aux données dans la mémoire
plutôt que sur des disques.
Les administrateurs de bases de données doivent alors
configurer les niveaux appropriés de mémoire pour
mettre les données en cache dans des pools de mémoires
tampon. La mise en cache permet aux données de rester
12
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
L'histoire des SSD remonte aux années 50, à l'époque des
gros ordinateurs centraux et des superordinateurs. Dans
les années 80, les bases de données des systèmes de
gestion informatiques étaient stockées sur un type de
disques SSD élémentaires.
Mais jusqu'à très récemment, cette technologie était trop
coûteuse pour être largement adoptée. Aujourd'hui, le
prix de la mémoire étant plus abordable, il est possible de
créer une forme simple de bases de données en mémoire
qui consiste à stocker les fichiers sur des disques SSD.
Mais un SGBD In-Memory aujourd'hui offre bien plus
qu'un SGBD standard stocké sur un SSD.
Le In-Memory actuel est conçu spécifiquement pour le
LE IN-MEMORY
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BESOINS ?
traitement en mémoire. Toutes les données sont stockées
dans la mémoire vive dynamique (ou DRAM) sur un
serveur, et toutes les opérations s'exécutent dans la
mémoire. Toutes les données sont dans la mémoire et ces
données peuvent être compressées pour améliorer les
performances de stockage et d'accès.
variés et des budgets serrés.
Il existe également une autre forme d’In-Memory
couramment utilisé qui comporte des bases de données en
mémoire sur disque hybrides.
Les SGBD In-Memory peuvent être relationnels, NoSQL,
NewSQL ou tout autre type de SGBD. Vous pouvez les
utiliser pour le traitement opérationnel des transactions
ou pour des applications analytiques, d'informatique
décisionnelle (BI).
Ces disques hybrides fonctionnent non seulement avec
des puces mémoires pour stocker les données, mais
également avec des disques durs.
L'avantage d'un SGBD hybride est sa flexibilité, qui
permet de concevoir les bases de données en équilibrant
les performances, le coût et la persistance. Nombre
d'applications peuvent bénéficier de la possibilité
d'accéder rapidement à certaines données, tandis que les
autres, moins souvent utilisées, sont stockées sur disque.
Les disques restent meilleur marché que les mémoires,
les compromis qu'une solution hybride rend possibles
séduisent donc beaucoup d'entreprises qui ont des besoins
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
La plupart des principaux fournisseurs de systèmes de
gestion de bases de données relationnelles (SGBDR)
ajoutent des fonctionnalités In-Memory à leur offre pour
compléter le stockage sur disque existant.
Bien sûr, chaque système a des caractéristiques et
fonctionnalités différentes qui peuvent lui permettre de
prendre en charge le traitement opérationnel mieux que le
traitement analytique (ou le contraire).
Avantages et inconvénients des bases de
données In-Memory
Le point fort évident des SGBD In-Memory est le gain
important en termes de performances qu'ils permettent
d'obtenir par rapport aux systèmes fonctionnant avec des
disques.
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
ENTREPRISE ?
On peut raisonnablement tabler sur des performances
trois à quatre fois supérieures avec un SGBD In-Memory,
et beaucoup plus dans certains cas.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
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(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
Les offres In-Memory reçoivent traditionnellement un
bon accueil sur le marché des bases de données intégrées,
où l’on apprécie une architecture peu encombrante et non
invasive.
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
Mais le marché actuel du In-Memory, et ses nombreuses
offres de niveau professionnel, prend en charge bien plus
que les seules applications intégrées.
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
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BESOINS ?
Ceci dit, si leurs performances sont tellement meilleures,
comment se fait-il que tout le monde n'ait pas migré vers
un SGBD In-Memory ?
En partie à cause de son coût. Comme nous l'avons vu
plus haut, la mémoire coûte toujours plus cher qu'un
disque, même si le prix des puces DRAM baisse d'année
en année.
Les autres facteurs qui en freinent l'adoption sont le
manque d'expertise en SGBD In-Memory, les mises en
oeuvre SGBD existantes (auxquelles sont ajoutées des
14
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
fonctionnalités In-Memory pour certaines) et les options
non standard ; parfois pour obtenir la vitesse la plus
élevée - vous pouvez avoir besoin d'utiliser une interface
autre qu'une simple interface SQL.
Enfin, la taille des bases de données était
traditionnellement un facteur limitatif, mais les avancées
technologiques suppriment cette contrainte.
Malgré cela, bien que les SGBD In-Memory puissent
gérer les très grandes bases de données, nombreux sont
ceux qui croient encore que les bases en mémoire doivent
avoir une taille limitée.
Il reste beaucoup d'efforts à faire pour informer afin de
battre cette idée en brèche. Il existe des exemples de
SGBD In-Memory dont la capacité peut atteindre plus
d'un téraoctet.
Cas d'utilisation des SGBD In-Memory,
l’accent sur le temps réel
Les cas d'utilisation des SGBD In-Memory sont
nombreux et variés. Toute application susceptible de
bénéficier d'une hausse des performances peut
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
ENTREPRISE ?
potentiellement tirer parti de l'utilisation d'un SGBD InMemory.
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QUEL SGBD IN-MEMORY
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BESOINS ?
Pour ce qui est des utilisations spécifiques, ces systèmes
peuvent présenter un réel intérêt pour les applications
ayant des besoins en gestion des données en temps réel,
notamment celles utilisées dans les domaines des
télécoms et de la gestion des réseaux, des marchés
financiers, de la défense et du renseignement, des
voyages et des réservations, des centres d'appel et des
jeux.
Les applications qui ont besoin de données
immédiatement sont également de bonnes candidates, par
exemple l'informatique décisionnelle (BI) en temps réel,
la détection des fraudes, l'analytique en temps réel et les
données en streaming.
Facteurs supplémentaires à prendre en
compte dans votre évaluation d'achat
Lorsque vous réfléchissez à l'achat d'un SGBD InMemory, d'autres éléments doivent être pris en
considération dans votre évaluation.
15
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Bien que la plupart des SGBD In-Memory offrent des
options qui permettent de gérer la question de la
persistance des données, vous devez prêter
soigneusement attention à la manière dont la durabilité
des données est abordée.
Etant donné que les données sont dans la mémoire - qui
n'est pas persistante - le SGBD In-Memory doit offrir un
moyen de les stocker de manière permanente dans une
mémoire persistante. Que se passe-t-il si vous débranchez
le serveur ?
Il existe différents moyens de gérer la durabilité dans un
SGBD In-Memory.
L'une des possibilités consiste à journaliser les
transactions, afin que des instantanés (snpshots)
périodiques de la base soient enregistrés sur un support
non volatile. Si le système tombe en panne et doit être
redémarré, la base de données peut être restaurée à la
dernière transation exécutée ou par progression.
Autre possibilité : conserver des copies supplémentaires,
qui seront essentiellement des bases de données de
secours sur un support non volatile.
LE IN-MEMORY
CONVIENT-IL À VOTRE
ENTREPRISE ?
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
Autre possibilité encore : utiliser une RAM non volatile
(NVRAM), telle qu'une RAM équipée d'une batterie de
secours ou une RAM ferroélectrique (FRAM), sur
laquelle les données peuvent être conservées lorsque
l'alimentation est coupée. Et, bien sûr, les SGBD InMemory hybrides peuvent utiliser un stockage sur disque
pour assurer la durabilité.
Avez-vous réellement besoin d'un SGBD InMemory ?
Vous devez également déterminer si vous avez
réellement besoin d'un SGBD In-Memory ou si une autre
technologie ne serait pas plus appropriée.
En outre, pour créer certaines appliances de base de
données, les développeurs utilisent les systèmes et la
technologie In-Memory. Une appliance de base de
données doit être une solution clé en main nécessitant peu
ou pas de configuration et d'installation. Pour autant, une
administration quotidienne reste indispensable.
Assurez-vous par conséquent que vous maîtrisez bien la
technologie SGBD intégrée pour toute appliance que
vous achetez.
Par exemple, si vous déployez des bases de données sur
un disque SSD en utilisant le SGBDR existant, est-ce que
vous n'obtiendrez pas des gains en performances
suffisants avec moins de perturbations pour votre
environnement ?
Les performances d'un SGBD In-Memory seront
supérieures à celles d'un SGBD classique sur SSD, mais
mieux vaut effectuer des tests pour vous assurer que les
gains supplémentaires justifient le choix d'une
16
technologie différente et d'un nouveau fournisseur.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
• Craig S. Mullins
QUEL SGBD
IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX
À VOS BESOINS ?
Quel SGBD In-Memory répond le mieux à vos besoins ?
Après avoir passé en revue les critères à prendre en
compte pour évaluer un SGBD In-Memory, la rédaction
revient sur les principales offres pour vous aider à
déterminer laquelle convient le mieux à votre entreprise.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
17
Les systèmes de gestion de base de données (SGBD) de
type In-Memory ont de plus en plus de succès et le choix
proposé est vaste.
La principale caractéristique d'un SGBD In-Memory est
sa capacité à stocker des structures entières de bases de
données dans la mémoire. La présence des données en
mémoire permet d'éviter les opérations d'E/S sur disque
longues à traiter, ce qui entraîne une amélioration des
performances et une réduction des temps de réponse.
On trouve des SGBD In-Memory de toutes sortes : des
relationnels aux NoSQL, des technologies anciennes aux
plus récentes, des fonctionnalités In-Memory ajoutées sur
des systèmes relationnels (SGBDR) existants aux offres
In-Memory entièrement nouvelles, et des systèmes
complètement In-Memory aux combinaisons hybrides de
stockage In-Memory et sur disque.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Les différents offres de SGBD In-Memory
L'un des SGBD relationnels connaissant la croissance la
plus rapide sur le marché est SAP HANA, une plateforme
applicative de gestion des données en mémoire qui
combine traitements transactionnel et analytique en un
seul système avec une seule copie des données.
A l'origine, le nom HANA était l'acronyme de Highperformance ANalytic Appliance. SAP HANA s'exécute
sur SUSE Linux et Red Hat Enterprise Linux. SAP
commercialise HANA comme une appliance de base de
données, équipée en matériel IBM ou Hewlett-Packard.
Elle est également commercialisée comme une offre de
Cloud par des fournisseurs tels qu'Amazon et Microsoft
Azure.
SAP HANA se décline en quatre éditions :

Edition de base - qui fournit les principaux
services de base de données ;

Edition plateforme - qui offre en plus des moteurs
prédictifs et de représentation graphique ;
QUEL SGBD
IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX
À VOS BESOINS ?


QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
Edition entreprise - qui comporte des
fonctionnalités supplémentaires de « data
provisioning » ;
Edition d'exécution - destinée à être utilisée avec
les applications SAP.
Bien sûr, SAP cible ses clients déjà équipés d'applications
SAP pour qu'ils adoptent HANA à la place du SGBD
relationnel existant (généralement Oracle, DB2 ou SQL
Server).
HANA permet aux applications SAP de s'exécuter avec
une seule base de données en mémoire, utilisée à la fois
pour les traitements transactionnel et analytique.
Toutefois, SAP ne propose pas HANA seulement pour
les applications SAP, mais comme un système destiné à
remplacer entièrement les bases de données relationnelles
classiques.
SAP HANA prend en charge l'analytique en temps réel à
grande échelle et sur des données très diverses. Il
combine des fonctionnalités de base de données, de
traitement des données et de serveur d'applications, qui
s'exécutent toutes dans la mémoire, sur un seul jeu de
18
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
données et une seule plateforme.
SAP HANA vous permet de réduire l'encombrement des
données et de simplifier leur traitement et les opérations.
Il prend en charge la mutualisation, donne la possibilité
de stocker les données actives (« warm », ou « tièdes »)
sur disque et offre un choix de modèles et partenaires de
déploiement.
Vous pouvez déployer SAP HANA sur site, dans le
Cloud, ou les deux dans une configuration hybride.
Si vous voulez créer et prendre en charge des applications
d'entreprise opérationnelles nécessitant un accès rapide
aux données, SAP HANA est un bon SGBD relationnel
actuel. Il vaut la peine que l'on s'y intéresse pour les
mises en œuvre ERP, ainsi que pour les nouvelles
applications maison.
Il existe un autre SGBD In-Memory relationnel appelé
TimesTen, qui a été racheté par Oracle en juin 2005.
Oracle TimesTen In-Memory Database est un SGBDR
complet qui s'exécute dans la couche applicative, en
stockant toutes les données dans la mémoire principale. Il
QUEL SGBD
IN-MEMORY
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À VOS BESOINS ?
prend en charge la sémantique complète des transactions
SQL et comprend des fonctionnalités OCI, Pro*C et
PL/SQL pour la compatibilité avec Oracle Database.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
D’UTILISER UNE BASE NOSQL
(PLUTOT QU’UNE BASE
RELATIONNELLE) ?
Oracle TimesTen In-Memory Database est intégré à
Oracle Exalytics In-Memory Machine, ce qui permet aux
utilisateurs d'Oracle Business Intelligence Standard
Edition d'exécuter rapidement des requêtes analytiques
complexes.
NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
DE LA BONNE BASE
(ET COMMENT BIEN LE FAIRE)
Outre la version autonome de TimesTen, des
fonctionnalités In-Memory (présentées un peu plus loin
dans cet article) sont offertes dans Oracle Database 12c.
LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
VoltDB est un autre SGBD relationnel In-Memory,
développé par une équipe que dirige Michael
Stonebraker, l'un des pionniers des systèmes relationnels
et l'un des fondateurs d'Ingres.
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
BESOINS ?
VoltDB est un système open source qui propose une
version communautaire et une licence commerciale. Cette
dernière offre des fonctionnalités de haute disponibilité et
de reprise après désastre, ainsi qu'un support technique.
Les données sont conservées en mémoire pour les calculs
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
et l'analyse, mais toutes les transactions sont stockées de
manière durable sur disque. VoltDB est compatible avec
le concept ACID (atomicité, cohérence, isolation,
durabilité) et assure une réplication à tolérance de panne
en répliquant les partitions sur plusieurs serveurs ; ainsi,
en cas de panne d'un serveur, les données sont toujours
présentes dans une autre partition.
Les développeurs des applications VoltDB utilisent Java,
PHP ou C# dans SQL, et les procédures stockées dans
Java sont également prises en charge. Les transferts de
données vers VoltDB sont simples, grâce aux outils
d'importation et aux connecteurs prêts à l'emploi fournis
pour faciliter l'ingestion et l'exportation des données.
Mais les SGBD In-Memory ne sont pas tous relationnels.
Ainsi, Aerospike est un système open source de gestion
de base de données NoSQL et In-Memory. Ce magasin
de données clé-valeur permet aux développeurs de créer
des expériences utilisateur personnalisées et des
applications axées sur les données qui montent en
puissance pour traiter des millions de transactions par
seconde avec des temps de réponse inférieurs à la
milliseconde.
QUEL SGBD
IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX
À VOS BESOINS ?
Aerospike s'exécute sur Linux et permet la prise en
charge d'un grand nombre de distributions Linux
différentes, notamment les binaires précompilés pour Red
Hat, Ubuntu, CentOS et Debian.
QUAND FAUT-IL ENVISAGER
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(PLUTOT QU’UNE BASE
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NOSQL : LE CHOIX DIFFICILE
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LE IN-MEMORY CONVIENT-IL
À VOTRE ENTREPRISE ?
QUEL SGBD IN-MEMORY
RÉPOND LE MIEUX À VOS
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Aerospike est disponible en open source, mais une
licence commerciale est également proposée. Cette
édition commerciale offre en plus des fonctionnalités
telles que la réplication entre datacenters (pour la
synchronisation de plusieurs clusters), un redémarrage
rapide et une sécurité renforcée.
L'une des fonctionnalités les plus marquantes d'Aerospike
est qu'il simplifie le travail des programmeurs pour créer
et faire fonctionner de nouvelles applications à grande
échelle. En effet, les tâches d'administration préalables
sont réduites au minimum.
Les autres cas d'utilisation d'Aerospike sont la mise en
cache des données (par exemple pour stocker les
informations sur les sessions ou les profils des
utilisateurs) et la personnalisation de l'expérience
utilisateur sur les portails Web et dans les applications
mobiles.
Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Prise en charge des fonctionnalités InMemory par les systèmes relationnels
Vous n'avez pas besoin d'installer un SGBD dernier cri
pour bénéficier du traitement des bases de données InMemory. Les trois principaux fournisseurs de systèmes
relationnels, à savoir Oracle, IBM et Microsoft, offrent
tous des fonctionnalités In-Memory dans les versions les
plus récentes de leurs SGBD.
Ainsi, Oracle Database 12c comprend une nouvelle
technologie de base de données optimisée en mémoire
qui accélère le traitement analytique. Oracle Database InMemory est un format de données In-Memory en
colonnes conçu pour traiter le code SQL rapidement sans
perte de fonctionnalité.
Oracle Database In-Memory se déploie facilement avec
n'importe quelle application compatible Oracle Database
sans nécessiter aucune modification de l'application.
Cette fonctionnalité est totalement intégrée aux
technologies scale-up, scale-out, de hiérarchisation du
stockage, de disponibilité et de sécurité d'Oracle
Database, associant les avantages des systèmes
relationnels à la vitesse des SGBD In-Memory.
QUEL SGBD
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QUEL SGBD IN-MEMORY
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IBM DB2 10.5 avec BLU Acceleration combine
également une série d'innovations mises au point par les
laboratoires de recherche et développement d'IBM, dont
des fonctionnalités In-Memory. En accélérant le
traitement des requêtes portant sur les données
opérationnelles et historiques, BLU Acceleration permet
d'améliorer le processus de collecte analytique.
IBM DB2 avec BLU Acceleration offre plus que des
fonctionnalités In-Memory, avec notamment une
fonctionnalité relationnelle de stockage en colonnes qui
accélère le traitement analytique et une fonction de
compression exploitable qui permet d'utiliser jusqu'à dix
fois moins d'espace de stockage.
Ce produit met également en oeuvre le modèle SIMD
(Single Instruction Multiple Data) et une technologie
appelée « data-skipping » qui améliore les performances
des requêtes.
Microsoft SQL Server 2014 offre aussi des
fonctionnalités In-Memory, en fournissant un moteur de
base de données optimisé en mémoire et intégré au
moteur SQL Server principal.
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
Pour un traitement OLTP In-Memory, les tables doivent
être définies comme étant optimisées en mémoire. Ces
tables sont entièrement conformes au concept ACID et le
système y accède en utilisant Transact-SQL de la même
manière que pour les tables sur disque.
Requêtes et transactions peuvent ainsi référencer et
mettre à jour les données à la fois dans les tables
optimisées en mémoire et les tables sur disque. Le moteur
OLTP In-Memory de SQL Server est conçu pour prendre
en charge de très nombreux accès simultanés.
Tous les fournisseurs de SGBD relationnels revendiquent
des gains de performances importants grâce à l'utilisation
des fonctionnalités In-Memory de leurs systèmes, ces
améliorations allant de quelques points de pourcentage à
une multiplication par 20 et plus. Bien sûr, les
performances obtenues varient selon la mise en oeuvre,
l'utilisation et d'autres critères.
SGBD NewSQL
Outre les SGBD In-Memory, il existe des systèmes de
base de données NewSQL qui prennent en charge les
architectures les plus récentes et combinent
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fonctionnalités In-Memory, gestion des bases de données
dans le Cloud et/ou distribution hautement évolutive.
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QUEL SGBD IN-MEMORY
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Si la définition d'un SGBD NewSQL ne répond pas à des
règles absolues, on peut ranger dans cette catégorie
NuoDB.
NuoDB est un SGBD distribué à l'échelle du Web qui
offre une mise en oeuvre SQL complète et de véritables
transactions ACID. Il est conçu pour les datacenters
actuels, mais peut également être utilisé comme base de
données scale-out dans le Cloud.
Les SGBD NewSQL sont conçus sans toutes les
opérations de gestion et les fonctionnalités intégrées aux
SGBD plus anciens développés dans les années 1970.
L'avantage de ces nouveaux SGBDR élaborés au 21e
siècle est qu'ils n'ont pas à s'embarrasser d'un code et
d'une architecture hérités.
Dans de nombreux cas, les mêmes SGBD In-Memory qui
permettent d'accélérer les requêtes analytiques peuvent
aussi
améliorer la
rapidité des
transactions
opérationnelles.
Mais force est de constater qu'un grand nombre de
variables et d'options entrent en jeu lors du choix d'un
SGBD In-Memory. Pour les applications qui exigent des
performances élevées, les SGBD In-Memory constituent
le meilleur choix car ils offrent des temps de réponse
rapides.
Cependant, n'oubliez pas de calculer les coûts
supplémentaires, pas seulement en termes de matériel,
mais par exemple les frais liés à la prise en charge d'un
nouveau SGBD ainsi que tous les coûts associés.
Faire le bon choix
Les bases de données In-Memory sont de plus en plus
adoptées pour améliorer l'efficacité du traitement
analytique.
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Le Grand Guide des Bases de Données : Au-delà du relationnel (In-Memory, NoSQL, NewSQL)
• Craig S. Mullins
AUTEURS
Le document consulté provient du site www.lemagit.fr
Cyrille Chausson | Rédacteur en Chef
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Mark Whitehorn, Craig S.Mullins | Contributeurs
Linda Koury | Directeur Artistique
Neva Maniscalco | Designer
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TechTarget
22 rue Léon Jouhaux, 75010 Paris
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