老汉写的--SQLSERVER数据存储内幕

发布时间：2020-12-12 15:20:03 所属栏目：MsSql教程来源：网络整理

导读：SQLSERVER 数据库中数据如何存储是 SQLSERVER 数据库核心的知识 , 同时网络上相关的参考资料也比较少 ! 近段时间通过学习相关知识，将自己对 SQLSERVER 数据库在数据存储方面的理解整理下来，一方面希望能加深自己的印象，另一方面也希望能给其他的朋友提

SQLSERVER 数据库中数据如何存储是SQLSERVER 数据库核心的知识, 同时网络上相关的参考资料也比较少! 近段时间通过学习相关知识，将自己对SQLSERVER 数据库在数据存储方面的理解整理下来，一方面希望能加深自己的印象，另一方面也希望能给其他的朋友提供相关的参考!

一：存储文件类型
? ? 　SQLSERVER 有两种数据存储文件，分别是数据文件和日志文件。
　　其中：数据文件是以8K( ＝8192Byte) 的页面(Page) 作为存储单元的。
　　而日志文件是以日志记录作为存储单元。

　　本文只讨论数据文件的存储方式，不涉及到日志文件存储方式。数据文件以页面做为存储单元存储数据，要理解数据文件的存储方式，必须了解SQLSERVER 中定义的页面类型种类。

二：页面类型
? ?SQLSERVER 中页面类型有8 种, 具体每种类型的详细说明，见下图：
??

用户的数据一般存放在数据页面中, 由上图可以看出, 数据页包含数据行中除 text 、ntext 和 image 数据外的所有数据，text 、ntext 和 image 数据存储在单独的页中。那么在一个数据页面中, 数据是如何存放,SQLSERVER 又是根据什么来定位页面与页面上的数据呢。要回答这个问题, 有必要先了解数据页面的具体结构。 ? 三：数据页面结构 ?? 在数据页上，数据行紧接着页首按顺序放置。在页尾有一个行偏移表。在行偏移表中，页上的每一行都有一个条目，每个条目记录那一行的第一个字节与页首的距离。行偏移表中的条目序列与页中行的序列相反。数据页面结构如下图所示，下面将详细解释

其中：数据页面页首：96 个字节，保存着页面的系统信息，如页的类型、页的可用空间量、拥有页的对象的对象 ID 以及该页面所属于哪个物理文件。
? ?? ?? ? ? 数据区：对应于上图中所有数据行的总区域，存放真正的数据，是以 Slot 为单位。一个 Slot 就是对应于一条数据记录行，从 0 开始编号 , 以 16 进制反序保存 ,Slot0,??Slot1.... 。
? ?? ?? ? 行偏移数组：用于记录该数据页面中每个 Slot 在数据页面所处的相对位置，便于定位和检索每个 Slot 在数据页面中的位置，数组中每个记录占两个字节。 ? 四：存储分配单位：盘区 ( 扩展 Extend)
? ??? 虽然 SQLSERVER 中数据文件存储单位是页面 (Page), 但实际 SQLSERVE 并不是为页面为单位给数据分配空间， SQLSERVER 默认的存储分配单位是盘区。这样做的主要原因是为了提高性能。为了避免频繁的读写 IO ，在表或其它对象分配存储空间，不是直接分配一个 8K 的页面，而是以一个盘区 (Extend) 为存储分配单位，一个盘区为 8 个页面 (=8 ＊ 8K ＝ 64K) 。但是这样做虽然减少了频繁的 IO 读写，提高的数据库性能，但却导致出一个新问题，那就是在存储那些只有少量数据，不足 8K 的对象，如果也是分配给一个盘区，就会存在存储空间上的浪费，降低了空间分配效率。为解决上述问题， SQLSERVER 提供了一种解决方案，定义了两种盘区类型 , 统一盘区和混合盘区。
? ?? ? 其中 : 统一盘区只能存放同一个对象，该对象拥有这个盘区的所有页面　　 ? ?? ?
? ?? ?? ??? 混合盘区：由多个对象共同拥有该盘区。
? ?? ? 在实际为对象分配存储盘区时，为了提高空间利用率，默认的情况下，如果一个对象一开始大小小于 8 个页面，就尽量放在混合盘区中，如果该对象大小增加到 8 个页面后， SQLSERVER 会为这个对象重新分配一个统一盘区。为了能够通过上述策略来实现为对象分配存储盘区， SQLSERVER 提供了 GAM/SGAM 机制来管理和维护数据文件的盘区信息。其中：

全局分配映射表 (GAM)

GAM 页记录已分配的盘区, 包括统一盘区和混合盘区。每个GAM 包含 64,000 个盘区，将近 4 GB 的数据。GAM 对所涵盖区间内的每个盘区都有一位。如果这个位是 1 ，则盘区未分配( 可用) ；如果这个位是 0 ，则盘区已分配。

共享全局分配映射表 (SGAM)

SGAM 页只记录混合盘区，这些盘区当前用作混合盘区而且至少有一个未使用的页。每个 SGAM 包含 64,000 个扩展盘区，将近 4 GB 的数据。SGAM 对所涵盖区间内的每个扩展盘区都有一位。如果这个位是 1 ，则该扩展盘区就用作混合扩展盘区且有可用的页；如果这个位是 0 ，则该扩展盘区不用作混合扩展盘区，或者虽然用作混合扩展盘区但其所有页都正在使用中。 ? 根据扩展盘区的当前使用情况，每个扩展盘区在 GAM 和 SGAM 中有以下位模式设置。 ??????????

????? ????? 通过这样的策略简化了盘区管理算法。若要分配统一盘区， SQL Server 在 GAM 中搜索是 1 的位，然后将它设成 0 。若要查找有可用页的混合盘区， SQL Server 在 SGAM 中搜索是 1 的位。若要分配混合盘区， SQL Server 在 GAM 中搜索是 1 的位，并将它设置为 0 ，然后将 SGAM 中相应的位也设置为 1 。若要释放盘区， SQL Server 应确保 GAM 位设置为 1 而且 SGAM 位设置为 0 。 SQL Server 内部实际使用的算法比这里叙述的算法要复杂（ SQL Server 在数据库中均匀分布数据）， , 但道理大致如此。 ? ? 五：查看实际的数据页面信息 ? 数据存储相关的知识大致如上所述，理论性较强，但我们可以通过未公开的 DBCC 命令，直接查看某个数据页面的内容，得到直观上的数据存储信息。
? ??? 具体是通过使用 DBCC 命令： DBCC PAGE.
? ??? 简单的使用例子如下：
? ?// 查看数据页面的内容的方法
? ? －－打开查看数据页面的开关
? ? dbcc traceon(3604) // 打开跟踪标记
? ? dbcc Page(northwind,1,100,1) // 打开 northwind 数据库，第 101 个页面的信息

（编辑：李大同）

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