SQL Server 数据库文件管理
2016-12-09 阅读 5409

2014年,注定要和数据库打交道,陆续接到的任务都是和数据库管理相关的,某民航系统的数据库优化、某地产企业的数据库高可用、某手机连锁企业的数据库读写分离,某快捷连接企业的数据库迁移,一下子感脚2014怎么了?

关于数据库文件的管理问题,我们经常说,常在江湖混,哪有不挨棍,用的时间长了,基本上都有遇到一些数据库文件管理上的问题,比如说:SQL Server数据文件空间满日志文件暴涨文件不能收缩如何实现文件的自动增长和自动收缩 数据文件空间管理每个 SQL Server 数据库至少具有两个操作系统文件:一个数据文件和一个日志文件。

数据文件包含数据和对象,例如表、索引、存储过程和视图。 日志文件包含恢复数据库中的所有事务所需的信息。 为了便于分配和管理,可以将数据文件集合起来,放到文件组中。在SQL Server中数据存储的基本单位称为页。每页是8KB,SQL Server读取或者是写入数据的最小单位也是页,那么1MB就有128页。行不能跨页(页的单个行最大数量是8,060字节8kb 1024*8),不包括Text/Image类型的页数据,对于可变长类型的列,如果行超过8060,则从最大长度的列开始,将一个或多个可变长度列移动到ROW_OVERFLOW_DATA分配单元中的页,在原始页上维护一个24字节的指针,如果行的总大小小于8060,就再移回来.执行查询等操作时将延长处理时间,因为这些记录将同步处理,而不是异步。但还有另一个概念,大家要知道,叫做区,区是指8个物理上连续的页的集合,如果这8个物理上连续的页属于同一个表,则这种区称为统一区,如果这8个页分别属于至少两个不同的表。则这种区称为混合区。虽然每个页有8KB,但并不是说这8KB都用来存放具体数据,每页的开头有一个96字节的页头,用来存储有关页的系统信息,例如:页码、页类型、页的可用空间以及拥有该页的对象ID(也就是这个页是哪个对象在用)。不同类型的数据,存放在不同类型的页里面。在这里面,我们用到较多的页是Data和Text/Image类型,而在一个数据文件的开头则分布很多管理页面如:GM、SGAM、PFS。SQL Server通过这些页面知道这个数据文件中的哪些页面已经使用,哪些页面还没有使用等。

当一张表或一个索引需要更多的空间时,SQL Server需要找到能够用来分配的空间。如果该表或索引整体仍然少于8个页面,SQL Server必须找到能够用来分配的混合类型区构成的空间。如果表或索引有8个页面或更大,SQL Server必须找到一个自由的统一类型的区。那么SQL Server就需要知道区已经分配出去,哪些区可以使用,这就要用到全局分配映射页面和共享全局分配映射页面,简称为:GAM/SGAM。GAM记录了哪些区已经被分配并用作何种用途。

一个GAM页面在它所覆盖空间里针对每一个区都有一个数据位。如果为1,则为空闲区,可以用来分配,如果为0则该区已经被使用。GAM大约能标识64000个区,也就是4G的空间。如果超过4G,则再启用一个GAM页来标识下一个4G空间。SGAM记录了哪些区当前是混合区,并且至少有一个未使用的页面。它也能标识64000个区,大约4G空间。如果bit位标识为1,则说明它使用的是混合区并且至少有一个页可用来分配 。如果为0,则说明是统一区,或者是混合区,但已经没有空闲页面。那么SQL Server可以很方便地查找需要的页面,如需要一个新的完全没有使用的区,那么可以使用任何一个在GAM页面中对应的比特位值为1的区。如果需要找到一个有着可用空间,如一个或多个自由页面的混合类型的区,那么它可以寻找一个对应的GAM中的值为0、SGAM中的值为1的区。

如果不存在有可用空间的混合类型的区,SQL Server会使用GAM页面来寻找一个全新的区并将其分配为混合类型的区,然后使用该区中的一页。如果根本没有自由区,那么这个文件已经满了。  SQL Server能够迅速地锁定一个文件中的GAM页面,因为它总是位于任何数据库文件的第三页上(页码为2)。SGAM页面是在第四页上(页码为3)。下一个GAM页面出现在第一个GAM页面(页码为2)以后的每511 230个页面中,并且下一个SGAM页面出现在第一个SGAM页面(页码为3)以后的每511 230个页面中。每一个数据库文件的页码为0的页面是文件头页面,并且每个文件仅有一页。页码0是头文件页,页码1是页面自由空间页(Page Free Space,PFS)。并且每一个数据库的前八个页面是固定不变的。一个完整的页面包含四个部分BUFFER、PAGE HEADER、DATA、OFFSET TABLE,分别表示缓存、页面的头部信息、数据和偏移表。BUFFER:缓存部分,用于标识页在内存中的位置。

PAGE HEADER:页面头部信息,包括一些重要属性,如:m_pageid为页编号;m_headerversion为页头格式的版本;m_type为页的类型,如:1,表明是数据页,2为索引页,8为GAM页,9为SGAM页等;m_typeflagebits:类型标识位,基本上用不到;m_level为在B树结构中的层级,最底层的层级为0;m_flagbits为页的属性,如0x200表明页有checksum检查;m_prevpage和m_nextpage,在B树结构的同一层级数据页之间,互相通过m_prevpage和m_nextpage连接起来;m_slotcnt表明当前页中有多少条记录;m_freecnt表明当前页中还剩余多少 空间,以字节为单位。m_lsn表明当前页中的所有记录中,最后一个改变相对应的日志记录号。DATA部分一般分为若干插槽号(Slot),如果是数据页或索引页的话,可以理解为一行记录,SQLServer通过文件号+页面号+插槽号用来唯一标识表中的每一条记录。但在GAM页中我们可以把Slot 0理解为GAM页的保留页,共计94个字节。页的末尾是行偏移表,对于页中的每一行,每个行偏移表都包含一个条目。每个条目记录对应行的第一个字节与页首的距离。行偏移表中的条目的顺序与页中行的顺序相反。东方瑞通IT培训与服务中心拥有十多年IT培训经验,专注中国高端IT培训与服务,是中国高端IT培训第一品牌。

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