SQL Server内部如何管理对象的数据Page？

一个表或Index使用的数据页空间是由IAM Page Chain来管理的。SQL Server 使用一个IAM（Index Allocation Map）Page来管理数据库文件中最多4GB的空间，一个IAM Page映射文件中4GB大小中的区（Extent），区由8个物理地址连续的Page构成，是由分配单元（Allocation Unit）负责分配的，分配单元有三种类型：

IN_ROW_DATA：保存堆（heap）或索引（index）的一个分区（partition）
LOB_DATA：保存LOB（Large Object）数据类型，LOB数据类型是：xml,、varbinary(max)、varchar(max)和nvarchar(max)
ROW_OVERFLOW_DATA：保存变长数据（varchar, nvarchar, varbinary, 或 sql_variant ）类型，且超过8060Bytes的列。

每一个heap或index都包含至少一个IN_ROW_DATA 分配单元，可能包含 LOB_DATA 或 ROW_OVERFLOW_DATA 分配单元。

一，对大数据行的支持

在SQL Server中，一个数据行不能跨越Page，但是，可以把行的某些部分移除该行所在的页面。一个Page上的单行可以包含的最大数据量和管理开销（Overhead）之和是8060字节。对于包含变长类型（varchar，nvarchar，varbinary或sql_variant）列的表，当一行中的所有固定大小列和变长列的总大小超过8,060字节的限制时，SQL Server将从宽度最大的列开始，把一个或多个可变长度列移动到ROW_OVERFLOW_DATA分配单元中的页面，这样一行数据实际上存储在两个或多个Page上。

只要插入或更新操作把行的总大小增加到超过8,060字节的限制，SQL Server就自动执行此操作，把最大的变长列移动到ROW_OVERFLOW_DATA分配单元中的页面中，只把存在于IN_ROW_DATA分配单元中原始页面上的24字节的指针保留下来，该指针指向ROW_OVERFLOW_DATA 页面。如果后续的更新操作导致该行减少到小于8,060字节，那么SQL Server自动把列移回到原始数据页中。

二，数据表使用的Page

一个表或Index使用的空间是由数据Page和相应的管理Page构成的，其中数据页是由IAM Page Chain来管理的，而IAM Pages也属于对象占用的硬盘空间，是为了管理数据页而必须付出的代价。一个IAM Page映射文件中的4 GB范围，并且与GAM或SGAM页的覆盖范围相同。如果分配单元（allocation unit）包含来自多个文件或一个文件的大于4GB范围的区（Extent），那么分配单元存在多个IAMP Page，且这些IAM页面连接成一个IAM 链。IAM Page链是双向链，每一个Page中都存在向前和向后的指针，通过这两个指针找到前一个页面和后一个页面。

对于每一个数据库文件，如果分配单元在该文件中存在区（Extent），那么该分配单元在该文件上至少存在一个IAM页。也就是说，每个分配单元在其具有Extent的每个文件中至少拥有一个IAM页。如果文件上分配给分配单元的扩展区范围超出了单个IAM页可以记录的范围（4GB），则在该文件上也可能有多个IAM页。

IAM Page根据每个分配单元的需要进行分配，IAM Page在文件中的位置是随机的，SQL Server提供一个非正式的内部使用的视图 sys.system_internals_allocation_units，该视图中的first_page字段指向分配单元的第一个IAM页面，可以认为是IAM 链（Chain）的根(Root)页面。由于分配单元的所有IAM页面都链接在一起，通过根页面里的指针，顺着双向链，可以遍历分配单元的所有IAM Page，进而可以查找到表或索引的所有数据页。

对于视图返回的字段 container_id，用于表示跟分配单元相关链的存储容器，表示的是hobt_id 或 partition_id，由type值来确定，匹配的规则如下：

If type = 1 or 3, container_id = sys.partitions.hobt_id.
If type is 2, then container_id = sys.partitions.partition_id.
0 = Allocation unit marked for deferred drop

SQL Server 还提供了一个正式视图 sys.allocation_units，用于查看分配单元的信息，该视图和sys.partitions关联起来，可以用于查看跟该分配单元相关的分区数据：

select *

from sys.allocation_units u

cross join sys.partitions p

where u.type in (1,3) and u.container_id = p.hobt_id

    or u.type=2 and u.container_id= p.partition_id

三，空间的延迟删除

当您删除或重建大型索引，或者删除或truncate大型表时，数据库引擎会推迟实际的page回收，直到事务提交为止。延迟删除操作不会立即释放被分配的空间，因此，在drop或truncate大对象之后，sys.allocation_units 实时返回的值可能无法正确反映实际的可用磁盘空间。这也是 container_id =0 表示分配单元被标记为延迟删除的原因。

参考文档：

Pages and Extents Architecture Guide