將 H2 作為生產資料庫進行評估
1. 概述
H2 是一種非常受歡迎的資料庫解決方案，尤其是在測試方面。它首先作為記憶體資料庫引入，用於測試和整合環境，**因為它易於設定和使用**。它也被證明可靠且快速，因此對於配置緩慢且部署成本高昂的傳統資料庫來說，它是一個非常好的替代方案。
隨著時間的推移，H2 開始支援磁碟儲存以及伺服器模式。這樣，它就成為長期持久性儲存的選項，也成為分散式系統的可能資料庫，因為不同的服務和/或伺服器可以以伺服器模式存取它。因此，開發人員開始考慮將 H2 作為儲存的另一種選擇，即使在生產環境中也是如此。
在本教程中，我們將介紹使 H2 成為生產儲存選項的功能、仍然存在的限制，並將評估 H2 可用於生產的情況以及我們應該避免的其他情況。
2.H2特點
我們首先來看看H2 的一些特性，這些特性使其成為快速且易於使用的資料庫解決方案：
- 它有一個非常快速的資料庫引擎
- 很容易配置，尤其是在 Spring Boot 應用程式中
- 支援標準SQL和JDBC API
- 提供安全性，具有身份驗證、加密功能等
- 使用事務和兩階段提交
- 允許多個連接和行級鎖定
- 它是開源的並且用 Java 編寫
- 提供 Web 控制台應用程式
最重要的是，H2支援不同的連接模式：
- 嵌入模式，用於本地連接，使用 JDBC
- 伺服器模式，用於遠端連接，使用 TCP/IP 上的 JDBC 或 ODBC
- 以及混合模式，結合了先前的兩種模式
2.1.在記憶中
H2 提供記憶體儲存。在某些情況下，例如快取和遊戲，我們不需要保留數據，可以使用記憶體資料庫。 Redis是一種非常流行的記憶體快取解決方案，廣泛應用於生產環境中。
因此，在現代應用程式中，一個服務可以使用多個資料庫，我們可以同時使用持久性資料庫和記憶體資料庫來提高效能。如果我們考慮到 H2 作為一個具有嵌入式模式選項的 Java 資料庫的速度有多快，那麼我們就可以理解為什麼人們越來越多地在生產中使用它。
2.2.磁碟儲存
當談論資料庫時，人們默認認為資料是持久化的。資料庫最初是為了儲存資料並提供持久性而發明的。在絕大多數情況下，我們不希望在資料庫關閉或重新啟動時遺失資料。
隨著時間的推移，對 H2 支援某些持久性的請求也越來越多。在以後的版本中， H2增加了磁碟儲存支持，可以用於持久化資料。在這種模式下，資料儲存在主機的檔案中。因此，當資料庫關閉時，資料將保留以供重新啟動時使用。
2.3.嵌入模式
在嵌入式模式下，資料庫和應用程式將在同一個JVM中執行。這是最快、最簡單的 H2 模式。應用程式可以使用 JDBC 連接到資料庫。但該虛擬機器之外的其他應用程式/伺服器無法存取它。
在這種模式下，持久化和記憶化都是可能的。此外，同時開啟的資料庫或連線沒有限制。
如果我們的生產環境有多台伺服器共享同一個資料庫，那麼顯然這種模式不能使用。對於只有一台伺服器的小型應用程序，嵌入式模式可能是一種選擇，特別是考慮到過去幾年在生產中 SQLite 等資料庫的使用不斷增長。
2.4.伺服器/混合模式
在伺服器模式下，應用程式在相同或不同的虛擬或實體機中遠端開啟資料庫。我們可能會看到它也稱為遠端模式或伺服器/客戶端模式。然後，一個或多個應用程式可以使用基於 TCP/IP 的 JDBC 或 ODBC 連接到 H2。
這種模式速度較慢，因為我們使用 TCP/IP，但允許更多電腦連接到相同資料庫。與嵌入式模式相同，支援記憶體中和持久性，並且對開啟的資料庫或連線沒有限制。
混合模式是嵌入式模式和伺服器模式的結合。一個應用程式以嵌入模式運行，但它也會啟動一台伺服器。其他應用程式可以使用該伺服器遠端連接到資料庫。
使用伺服器或混合模式，當我們需要支援多個伺服器連接到相同資料庫時，我們可以在生產中使用H2資料庫。
3. 為什麼H2是合適的生產解決方案？
從目前我們所看到的情況來看，我們可以說 H2 是一個非常快速且易於使用的資料庫，當在嵌入式模式下使用時，具有記憶體儲存。與傳統資料庫相比，任何對速度的需求比對持久性的需求更重要的應用程式都可以從 H2 中受益。
在其他模式下，與其他資料庫相比，它仍然是一個可靠的解決方案，因為：
- 它有一個非常快速的引擎
- 它非常易於使用和配置（對於 Java 應用程序，這可能意味著只需添加依賴項和一些屬性）
- 它支援集群，提供耐用性並且沒有單點故障
- 由於它是開源的，因此非常便宜
- 非常容易學習和使用
總的來說，**當我們不需要太多 TPS 或大數據量時，H2 是一種簡單、容易的生產解決方案**。此外，在生產中使用過它的人報告說，它非常適合應用程式內部，例如快取、保留短期資料、加載快速存取所需的資料以提高效能等（就像 SQLite 主要用於的用途） 。
4. 為什麼 H2 不是合適的生產解決方案？
在某些情況下，H2 可能不是生產資料庫的最佳選擇。從設計上來說，它有一些明顯的限制。但也有關於其性能的報導。 H2 最近被不同的（通常是小型的）應用程式用於生產環境，並且有其實際性能的 PoC。
從限制開始，在任何模式下，H2 在處理儲存和讀取大物件時都會遇到困難。如果物件不適合內存，可以使用 BLOB 和 CLOB 類型，但這會增加複雜性和效能。
可用性、可擴展性和持久性也是問題，因為 H2 叢集目前只能支援叢集中最多兩個節點。這意味著對於高可用性服務，它不是在生產中使用的選項。儲存關鍵數據也是如此，因為當最多只有兩台伺服器啟動和運行時，耐用性可能會受到影響。
此外，在持久性方面，如H2 文件中所述，該資料庫無法保證所有已提交的交易在電源故障後仍能倖存下來。
閱讀在生產中使用 H2 的人的報告和文章，普遍的結論是，目前，對於具有實際數據大小的真實應用程序，H2 並不可靠。即使它可以處理大小，它也會導致錯誤，有時甚至會導致資料遺失。特別是在多執行緒/多連接用例中，用戶遇到了很多問題，包括資料成長時的死鎖和效能不佳。
一些較小的限制是**H2 沒有商業支持，而且它的功能比其他傳統資料庫少**。在記憶體使用的情況下，我們應該考慮額外的成本，因為記憶體比磁碟空間更昂貴。
5. 結論
在本文中，我們研究了 H2 資料庫的主要功能，並重點介紹了使其成為生產儲存選項的模式。然後，我們討論了它的優點和限制。
總之，如果我們不需要處理大量數據和高交易率，H2 非常適合生產。當需要一台生產伺服器並且 H2 可以在嵌入式模式下使用時尤其如此。另一方面，當我們需要高可用性或可擴展性或面臨高資料量時，我們應該避免它。